企业网站颜色,自贡移动网站建设,wordpress post请求,做景观设计比赛的网站导读#xff1a;本期对基于SVPWM的永磁同步电机直接转矩控制进行全面的分析和仿真搭建。之后与传统的DTC进行比较#xff0c;凸显基于SVPWM改进的DTC方法的有效性。如果需要文中的仿真模型#xff0c;关注微信公众号#xff1a;浅谈电机控制#xff0c;留言获取。一、 传统…导读本期对基于SVPWM的永磁同步电机直接转矩控制进行全面的分析和仿真搭建。之后与传统的DTC进行比较凸显基于SVPWM改进的DTC方法的有效性。如果需要文中的仿真模型关注微信公众号浅谈电机控制留言获取。一、 传统直接转矩控制系统存在的问题传统直接转矩控制系统对定子磁链和电磁转矩进行直接控制通过滞环比较器在开关表中选择合适的电压空间矢量来控制逆变器的输出。其控制系统的优点有 (1)省去了复杂的坐标变换系统结构简单。(2)转矩能快速响应电机参数的变化。(3)控制系统对电机的参数依赖性小系统鲁棒性好。但是由于滞环比较器的使用定子磁链观测的准确性及离散的空间电压矢量等因素致使直接转矩控制系统在实际使用中存在如下问题(1) 低速状态下的电磁转矩脉动大(2) 控制系统采用滞环比较器无法适应先进的控制理论(3) 稳态时定子电流含有的谐波比重大导致定子磁链轨迹发生畸变(4) 开关频率不固定电压利用率低从理论上分析这些问题发生的主要原因如下1. 滞环控制器带来的影响传统的直接转矩控制是通过设置滞环比较器的容差大小来控制磁链和转矩的所以定子磁链的畸变和转矩的脉动都受到滞环比较器容差范围的影响。滞环比较器的输出只是一个“0”或“1”比较结果而并不能以一个数值来说明大小的范围。如果滞环比较器的容差设置太大那么必然会引起磁链畸变和转矩脉动。如果滞环控制器的容差设置太小由于转矩和磁链的惯性实际上磁链和转矩的偏差都会不可避免的超出容差范围此时控制器为使偏差迅速减小会输出相反方向的控制信号但这种动作会带来较大的瞬时脉动。如果磁链和转矩偏差恰好处于容差之内时滞环比较器这时并不对其控制所以转矩或磁链值也会一直在容差范围内波动。所以控制系统中只要使用滞环比较器磁链的畸变和转矩的脉动就无法消除。2. 有限的电压空间矢量带来的影响只考虑了误差大小而没有考虑方向传统的直接转矩控制系统中通过查表选择空间电压矢量来控制异步电机这种控制方法虽然简单但是却有缺陷。由于系统中可用的空间电压矢量数量有限两电压矢量之间的切换不连续而要用这些离散的电压矢量对连续的磁链轨迹进行调节这样就一定会导致磁链和转矩的脉动。直接转矩控制系统选择的电压矢量大小和方向都是固定的只能对磁链和转矩进行大小调节但是并没有具体的调节数值。因此这种开关表选择原则十分粗略不能精确地控制转矩和磁链。3. 定子磁链的观测带来的影响直接转矩控制需要对定子磁链的幅值和磁链的相位进行实时地测定目前由于磁链的直接观测较为复杂根据异步电机的磁链方程可以通过测量定子电压、定子电流以及转速等信号来间接地估计出定子磁链的大小。定子磁链的观测需要建立磁链观测模型在第二章中我们介绍过三种磁链观测模型经过分析其各有优缺点但是都不能实现准确的磁链观测。转矩的计算和磁链扇区的判断都受磁链观测的准确性的影响磁链观测失误会造成电机失控。因此定子磁链的观测是直接转矩控制的一个难点也是影响系统性能的关键因素之一。影响直接转矩控制性能的因素不止以上分析的这三方面导致磁链和转矩观测不准还有逆变器的死区效应定子电阻值的准确测定等等这些因素都会影响系统控制的性能在此就不一一赘述。二、永磁同步电机直接转矩控制系统的改进经过对直接转矩控制系统缺陷的分析我们知道要想改善这种缺陷就要从克服系统中滞环比较器的影响调制出更多的空间电压矢量对磁链进行连续平滑的控制保证开关频率固定这几方面入手。国内外许多学者从不同角度提出了许多改进方法。如美国学者Habetler 提出的无差拍控制技术其控制思路就是在一个控制周期内根据磁链和转矩的误差计算出能使误差为零的定子电压矢量并在下一个控制周期中使用SVPWM技术将其合成来实现控制。无差拍技术是解决直接转矩控制系统缺陷的一个很好的方案但是需要庞大的计算量所以难以实现。但是在借鉴无差拍技术的基础上我们提出基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的直接转矩控制系统基本思想就是通过上一个周期反馈的磁链和转矩与给定值进行比较由比较结果得出下一个控制周期内所期望的电压矢量然后利用空间矢量脉宽调制方法来合成该预期的电压矢量来进行控制。图1为基于SVPWM的异步电机直接转矩控制系统(SVPWM-DTC)的结构框图。图1 SVPWM—DTC系统框图在改进后的控制系统中将滞环比较器替换为控制性能更为卓越的PI 控制器SVPWM 模块可以根据磁链和转矩偏差的大小和方向实时精确的调制出任意的改变磁链和转矩所需的电压空间矢量实现磁链的平滑调节而不受开关表中空间电压矢量数量的限制。该方案能使逆变器开关频率恒定从而可以大大降低转矩、磁链的脉动。该系统采用的是一种先进的脉宽调制策略将逆变器和异步电机看做一个整体来控制控制系统具有直流电压利用率高、算法简单、谐波损耗及噪声低等特点将先进的控制理应用到直接转矩控制系统中大大提高了系统的性能。2.1 SVPWM 调制算法(1) 期望电压ref U 的生成下一个周期所需期望电压矢量的生成需要让定子磁链和电磁转矩在上一个周期内都能跟踪期望值从而利用其与期望值的偏差控制下一个周期内定子磁链和电磁转矩的大小。(2) 扇区判断关于SVPWM的部分可以看公众号往期关于SVPWM的文章。(3) 仿真模型搭建图3 基于SVPWM的永磁同步电机直接转矩控制的仿真模型图3中仿真最难的部分就是参考电压矢量模块的搭建模块如下图4 参考电压矢量模块搭建转矩偏差、定子磁链参考值、定子磁链所处角度、定子磁链实际值及两相静止坐标系下的定子电流为电压控制器的输入其输出为期望电压矢量在两相静止坐标系下的两个分量。三、仿真波形图4 波形变化情况四、总结本文对传统直接转矩控制系统调速性能的缺陷和不足进行了理论分析提出了基于空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的永磁同步电机直接转矩控制控制系统并详细介绍了SVPWM 的调制原理和调制算法其主要采用预测的思想合成系统控制所需的期望电压矢量。最后通过simulink 仿真软件建立了SVPWM 仿真模块并对其进行了仿真分析。理论分析表明基于SVPWM的永磁同步电机改进的DTC能够保持电机定子磁链幅值恒定观测准确磁链运动轨迹接近圆形磁链和电磁转矩的控制平滑能有效解决传统直接转矩控制系统存在的转矩和磁链脉动较大开关频率不恒定等问题。
