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  文章標(biāo)題:大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)在全速范圍下的直接轉(zhuǎn)矩控制
回復(fù)文章
作者:bellcn88  發(fā)表時(shí)間:2010-3-19 15:55:16
大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)在全速范圍下的直接轉(zhuǎn)矩控制
    陳哲明,曾京
(西南交通大學(xué),四川成都610031)
    摘要:為了滿足大功率牽引電動(dòng)機(jī)在全速度范圍內(nèi)的快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng),并克服電機(jī)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響,提出了一種牽引電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略,低速時(shí)采用圓形磁鏈控制,以減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);高速時(shí)采用六邊形磁鏈控制,以減小逆變器開關(guān)頻率,并優(yōu)化選擇零電壓矢量,采用速度和磁鏈容差切換的控制方式實(shí)現(xiàn)六邊形磁鏈與圓形磁鏈的平滑過渡。仿真結(jié)果表明,該控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩的了夾速動(dòng)態(tài)響應(yīng),保證了控制精度,在大功率交流調(diào)速中具有一定的參考價(jià)值.
   關(guān)鍵詞:異步牽引電動(dòng)機(jī);大功率;直接轉(zhuǎn)矩控制;圓形磁鏈;六邊形磁鏈;平滑切換
    中圖分類號(hào):tm343  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a  文章編號(hào):1004—7018(2010)01-0054-03
0引言
    直接轉(zhuǎn)矩控制是在矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的具有高性能的交流變頻調(diào)速技術(shù)。它以轉(zhuǎn)矩為控制對(duì)象,通過檢測(cè)定子端的電壓、電流等變量,輸出****的pwm信號(hào),實(shí)現(xiàn)逆變器開關(guān)器件的****控制,以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。這種控制方法在很大程度上解決了矢量控制中計(jì)算復(fù)雜、特性易受電機(jī)參數(shù)變化的影響、實(shí)際情況難以達(dá)到理論分析結(jié)果的一些重要技術(shù)問題,并且控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制手段直接[1]。
    對(duì)于大功率牽引系統(tǒng)來說,由于系統(tǒng)要求的功率大,牽引能力強(qiáng),調(diào)速范圍寬,這就要求電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,并且對(duì)運(yùn)行條件的突然變化能夠做出及時(shí)反應(yīng),因此采用高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力的直接轉(zhuǎn)矩控制策略是比較適合的選擇。但由于直接轉(zhuǎn)矩控制在低速范圍轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,在高速和弱磁范圍開關(guān)頻率高,因此對(duì)于不同的速度范圍應(yīng)采取不同的控制方式,以獲取****的控制效果。本文在低速時(shí)采用圓形磁鏈控制,高速時(shí)采用六邊形磁鏈控制,采用速度和磁鏈容差切換的控制方式,實(shí)現(xiàn)六邊形磁鏈與圓形磁鏈的平滑過渡,實(shí)現(xiàn)了大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)在全速度范圍下的優(yōu)化控制。
1數(shù)學(xué)模型
1.1異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型
    異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)。如果直接在三相靜止坐標(biāo)系(a-b—c)下建立模型,則其數(shù)學(xué)模型會(huì)非常復(fù)雜。因此一般通過park矢量變換[1],將三相靜止坐標(biāo)變換為兩相靜止坐標(biāo)(α-β),然后在兩相靜止坐標(biāo)系上建立異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
    在α,β坐標(biāo)系下,以電機(jī)定轉(zhuǎn)子電流為狀態(tài)變量,得到異步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程:
式中:k=1/l1l2-l2m;s,r表示定、轉(zhuǎn)子分量,nsa、usbura,urb分別為定、轉(zhuǎn)子在α,β軸上的電壓分量,α,β表示兩相靜止坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸;isb,isa,ira,irb分別為定、轉(zhuǎn)子在α,β軸上的電流分量;rs、rr分別為定、轉(zhuǎn)子電阻;ls、lr分別為定、轉(zhuǎn)子電感;lm為定、轉(zhuǎn)子繞組間互感;ωr為轉(zhuǎn)子電角速度;p為極對(duì)數(shù);jm為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩;rω為電機(jī)阻尼系數(shù)。
1.2逆變器數(shù)學(xué)模型
  對(duì)于一臺(tái)三相兩點(diǎn)式電壓型逆變器,一般由三組、六個(gè)開關(guān)組成8個(gè)開關(guān)狀態(tài)(sa,sb,sc,sa,sb,sc),并可以形成如圖1所示的8個(gè)電壓空間矢量。  
   當(dāng)開關(guān)狀態(tài)為“1”時(shí),對(duì)應(yīng)相的開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)通,當(dāng)開關(guān)狀態(tài)為“0”時(shí),對(duì)應(yīng)相的開關(guān)狀態(tài)斷開。如果逆變器的輸入電壓為udc,則其輸出的三相電壓為
   開關(guān)狀態(tài)信號(hào)[sa sb sc]t是通過電壓空間矢量的優(yōu)化選擇得到。當(dāng)[sa sb sc]t=[o o 0]t,或者當(dāng)[sa sb sc]t=[1 1 1]t時(shí),將形成零電壓,它處于空間矢量的中心,在控制過程

 

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