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转子磁链矢量望的幅值决定于电流矢量的励磁分量

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点击次数:更新时间:2018-06-03 17:06:44

在矢量控制中,由式(2-61)可知,转子磁链矢量望的幅值决定于电流矢量的励磁分量iM,通过矢量变换可以保持iM不变,也就控制了幅值恒定。在直接转矩控制中,并没有人为地去控制转子磁链矢量平,上面提到的平不变,是指当定子磁链矢量平快速变化时,在很短暂的时间内,可以认为平是相对不变的,这一点可作如下解释

  对于如图2-18所示的空间矢量图,可以用图2-19来表示。

  在直接转矩控制中,定子磁链矢量.幅值或相位的变化,是依靠改变外加电压矢量a,来实现的。对于图2-19而言,当外加电压突然改变时,在这一瞬变过程的初始阶段,因为励磁支路CD的等效励磁电感较大,iM来不及变化,可以认为转子磁链平,是不变的。此时,对于定子电流的变化来说,励磁支路CD相当于开路,外加电压只是改变了转矩分量tr,定子电流变化的快慢主要取决于定子瞬态电感L,L,=dL,≈L,+L。,由于定、转子漏感要远小于CD支路的等效励磁电感,因此定子电流的变化要远快于iM的变化。这就是说,当外加电压突变时,对应定子瞬态电感L的漏磁链矢量Li的变化速度要远大于转子磁链矢量平,使得定子磁链矢量平的变化要快于转子磁链矢量y。正因如此,才可以通过外加电压矢量快速改变平,。在控制过程中,使定子磁链矢量平幅值保持不变的同时,改变平,相对y的空间相位n4s iMiT图2-19MT轴系转子磁场定向等效电路

由图2-19可以看出,在这一瞬变过程的初始,由于励磁电流is来不及变化,外加电压矢量a,的突变只能改变定子电流矢量i的转矩分量ir,所以实质上还是控制了电流ir。只是随着时间的推移,iM才发生变化,定子电流中的励磁分量才会随之变化。如图2-18所示,在外加电压作用下,使定子磁链矢量平幅值保持不变,而改变δn时,其实是在改变y,的T轴分量中r,也就是在控制转矩电流ir。当突然增大或减小时,由于定子瞬态时间常数很小,转矩电流iT几乎可以瞬间增大或减小,也就可以快速控制转矩,从而提高了电动机的快速响应能力。

与矢量控制不同的是,对转矩电流ir的控制不是通过矢量变换实现的,而是直接选择合适的外加电压矢量a,由a,来改变y,相对平的旋转速度,使其超前、滞后或停止,也就是通过改变8来控制转矩电流ir。由于转子磁链矢量y本身是旋转的,随时改变着8的大小,因此这是一种不间断的动态控制方式整个过程一直处于“瞬变”状态—因为它是靠定子磁链矢量v,相对转子磁链矢量y,的走走停停来调节yr的。在这种情况下,只能依赖控制结果来判断控制的效果和取向,也就是对转矩采取直接控制的方式,只能根据转矩控制的结果(转矩偏差)来判断定子磁链矢量的走向。

虽然直接转矩控制的实质也是通过转矩电流ir,来控制电磁转矩,但这仅是对控制机理而言的。矢量控制则与此不同,它是通过“定量”地控制ir、以ir为直接控制对象,通过ir来间接控制电磁转矩,这是直接转矩控制与矢量控制的主要区别。

从控制方式上看,矢量控制是将转矩电流ir作为控制变量,将其作为指令值,再变换成三相电流iA、iB和ic,由实际电流产生合成旋转磁动势∫,其T轴分量就是f(ir)。fr(ir)相对转子磁链矢量平是相对静止而正交的,可以用式(2-62)来确定电磁转矩。也可以由式(2-58)来描述转矩的生成(两个磁场的相互作用),但在稳态情况下,6是不变的,因为此时的合成旋转磁场y,与里处于同步旋转而相对静止状态。

在直接转矩控制中,转子磁链矢量平相对平,始终处于运动状态,虽然仍然可由式(2-58)来描述它的转矩生成,但此时的平,不再是稳定的旋转磁场,其受到的是不断变化的外加电压的“点动”控制,其旋转速度始终处于变化之中,自然b也是不断变化的,生成的是一个“天然”脉动的电磁转矩。即使负载转矩是恒定的,电磁转矩也只能在这种动态中与之平衡,实际上是产生的平均转矩与负载转矩相平衡。

与矢量控制相比,这种方式更简捷和快速,提高了系统的动态响应能力。在控制过程中,由于省去了矢量变换,也不需要检测转子磁链矢量平,的空间位置和幅值,使控制系统得以简化,也减少了矢量控制中控制性能易受参数变化的影响。



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