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>>>公 司 新 闻 / 直接转矩控制
 
     直接转矩控制(Direct Torque ControlDTC)变频调速,是继矢量控制技术之后又一新的高效变频调速技术。直接转矩控制的思想以转矩为中心来进行综合控制,不仅控制转矩,也用于磁链量的控制和磁链自控制。直接转矩控制与矢量控制的区别是,它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量控制。其实质是控制定子磁链,是直接在定子静止坐标系下,以空间矢量概念,通过检测到的定子电压、电流,直接在定子坐标系下计算与控制电动机的磁链和转矩,获得转矩的高动态性能。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机,因而省去了矢量变换中的许多复杂计算,它也不需要模仿直流电动机的控制,从而也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型,而只需关心电磁转矩的大小,因此控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好,所引入的定子磁链观测器能很容易得到磁链模型,并方便地估算出同步速度信息,同时也很容易得到转矩模型,磁链模型和转矩模型就构成了完整的电动机模型,能方便地实现无速度传感器控制,如果在系统中再设置转速调节器,即可进一步得到高性能动态转矩控制了。动态转矩响应速度可达到小于1ms,在带速度传感器PG时的静态速度精度达土0.001%,在不带速度传感器PG的情况下即使受到输入电压的变化或负载突变的影响,同样可以达到±0.1%的速度控制精度。
    直接转矩控制思想新颖,控制结构简单,控制手段直接,信号处理的物理概念明确。直接转矩控制也具有明显的缺点即:转矩和磁链脉动。针对其不足之处,现在的直接转矩控制技术相对于早期的直接转矩控制技术有了很大的改进,主要体现在以下几个方面:
(1)无速度传感器直接转矩控制系统
    在实际应用中,安装速度传感器会增加系统成本,增加了系统的复杂性,降低系统的稳定性和可靠性,此外,速度传感器不实用于潮湿、粉尘等恶劣的环境下。对转子速度估计的方法有很多,常用的有卡尔曼滤波器位置估计法、模型参考自适应法、磁链位置估计法、状态观测器位置估计法和检测电机相电感变化法等。从模型参考自适应理论出发,利用转子磁链方程构造了无速度传感器直接转矩控制系统,选择适当的参数自适应律,速度辨识器就可以比较准确地辨识出
电机速度。
(2)定子电阻变化的影响
    直接转矩最核心的问题之一是定子磁链观测,而定子磁链的观测要用到定子电阻。采用简单的u-i 磁链模型,在中高速区,定子电阻的变化可以忽略不考虑,应用磁链的u-i 磁链模型可以获得令人满意的效果;但在低速时定子电阻的变化将影响磁通发生畸变,使系统性能变差。因此,如果能够对定子电阻进行在线辨识,就可以从根本上消除定子电阻变化带来的影响。目前,常用的方法有参考模型自适应法、卡尔曼滤波法、神经网络以及模糊理论构造在线观测器的方法对定子电阻进行补偿,在线辨识是一个有效的方法。
(3)磁链和转矩滞环的改进
    传统的直接转矩控制一般对转矩和磁链采用单滞环控制,传统的直接转矩控制一般对转矩和磁链采用单滞环控制,根据滞环输出的结果来确定电压矢量。因为不同的电压矢量对转矩和定子磁链的调节作用不相同,所以只有根据当前转矩和磁链的实时值来合理的选择电压矢量,才能有可能使转矩和磁链的调节过程达到比较理想的状态。显然,转矩和磁链的偏差区分的越细,电压矢量的选择就越精确,控制性能也就越好。
(4)死区效应的解决
    为了避免上下桥臂同时导通造成直流侧短路,需引入足够大的互锁延时,结果带来了死区效应。死区效应积累的误差使逆变器输出电压失真,于是又产生电流失真,加剧转矩脉动和系统运行不稳定等问题,在低频低压时,问题更严重,还会引起转矩脉动。死区效应的校正,若采用补偿电路检测并记录死区时间,进行补偿,既增加了成本,又降低了系统的可靠性。因此可用软件实现的方法,即计算出所有的失真电压,根据电流方向制成补偿电压指令表,再用前向反馈的方式补偿,这种新型方案还消除了零电压箝位现象。
 





 

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