【文章內(nèi)容簡介】 。???ABC)t(x?)t()t(? 空間矢量分量的定義并且旋轉(zhuǎn)空間矢量在 軸上的投影稱為 分量，如圖 所示，而在正交的 軸上???的投影便稱為 分量。? 理想逆變器的數(shù)學模型電壓型逆變器如圖 所示，由六個開關(guān) 、 、 、 、 、 組成。 和aSbScaS、 和 、 和 每組之間互為反向，所以當一個接通時，則另一個處于斷開狀aSbcS態(tài)。 、 和 為三個互相獨立的變量，按照相關(guān)規(guī)定，則六個開關(guān)的導通狀態(tài)均用1 表示，關(guān)斷狀態(tài)均用 0 表示。0+U ds as as b s cs b s ba b cEE 電壓型理想逆變器以 a 相為例，理想逆變器的輸出電壓和開關(guān)狀態(tài)存在公式 的對應關(guān)系： （）????????),1S( 0 Euabaa0三個開關(guān)變量 、 、 共有八種組合，這些組合是 (000)，(001)，(111)，(011) ，Sbc(101)，(100)，(110)，(010)。在這 8 種組合中，并非全部有效，其中在組合 (000)和(111)狀蘭州交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 態(tài)時，理想逆變器輸出電壓為零，因此將其稱為無效組合。其它六種組合為有效組合。逆變器的開關(guān)狀態(tài)編號見表 。 逆變器的開關(guān)狀態(tài)逆變器狀態(tài)編號 工作狀態(tài) 零狀態(tài)1 2 3 4 5 6 7 8（ 、 、aSbc）001 010 011 100 101 110 000 111 異步電機定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩與空間電壓矢量的關(guān)系磁鏈空間矢量與電壓空間矢量之間存在的關(guān)系如下圖 所示。圖中， 的運)(t??動軌跡與電壓空間矢量 位置為平行關(guān)系，并且運動方向和電壓空間矢量的作用方)(tus向相互對應。所以只要定子電阻的壓降 比 足夠小，則這種平行關(guān)系也就可以)(tistus近似。由此可見，在必要的時刻依次給出定子電壓空間矢量 S1 至 S6，可以得到定子磁量依次沿著圖中的 S1S2S3S4S5S6 的次序運動，形成了一個正六邊形磁鏈。但是若定子電壓為零矢量，那么磁鏈的增量為也就零，而這個作用是使磁鏈矢量得頂點停在原來的空間位置不動。 ??)01(u)10(u)1()1()01(u)10(uS 6 S 5S 3S 1S 2S 4(t??1 1 10 0 0 空間電壓矢量和磁鏈空間矢量之間的關(guān)系 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成二十世紀八十年代，國際上出現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，當時有兩種最為典型的控制方案，分別為六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制方案和近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制方案。蘭州交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制的原理如圖 所示，為六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由此圖可知，定子電壓與電流經(jīng)過相應的坐標變換后，計算出定子磁鏈，然后分解得到 分量和 分量，再進??行兩相靜止三相靜止坐標系變換，將磁鏈的計算值與給定值進行比較，可以得出相應的開關(guān)量，而轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)的輸出值決定是否插入了零矢量，從而能夠確定出正確的電壓狀態(tài)信號，更好的控制逆變器的輸出電壓，最后產(chǎn)生六邊形磁鏈 [6]。（1）六邊形磁鏈的生成與電壓空間矢量的選擇如果要形成六邊形磁鏈，需要對六邊形磁鏈進行分析，并且還要對電壓矢量對磁鏈的作用研究。所以需要對六邊形磁鏈軌跡的定子旋轉(zhuǎn)磁鏈空間矢量在 坐標系 a、?b 以及 c 軸上的投影進行觀察，由此便可以得到三個梯形波，它們之間的相位相差?120176。它們分別被稱為定子磁鏈的 、 和 分量。a??bc?M23aubcU I2 3 D M Cg????g?A Z S1 i?+_+_sR2 3 aibc?i???m???+ _ S?e???a?bc?abcSa b cfTU C TA M M A M C A T R 2 Eac 六邊形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制原理的基本結(jié)構(gòu)蘭州交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 ?U s ( 1 0 0 )U s ( 1 1 0 )U s ( 0 1 0 )U s ( 0 1 1 )U s ( 0 0 1 )U s ( 1 0 1 )a?b?c?s 1s 2s 3s 4s 5s 6 六邊形磁鏈及 β 坐標系 、 、 軸abc從圖 可看出 坐標系與 三相坐標系存在如式 的關(guān)系。圖 是三個異??步電機磁鏈分量對應的時序圖。 （）?????213??cbas 1 s 2 s 3 s 4 s 5 s 6011001101100110010011001g???g???as ?bs ?cs ?as ubs ucs uas ubs ucs ubacda??b??c??區(qū)段 磁鏈開關(guān)信號與電壓空間矢量的選擇蘭州交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 a－異步電機定子磁鏈的β分量 b－異步電機磁鏈的開關(guān)信號c－電壓開關(guān)信號 d－電壓狀態(tài)信號圖 中的每個區(qū)間 s1~s6 分別向 、 、 三個坐標軸投影，可以得出該區(qū)間a?bc內(nèi)的三個磁鏈分量，波形如圖 ，采用三個施密特觸發(fā)器（見圖 ） ，施密特觸發(fā)器的容差是 ，將三個磁鏈分量和磁鏈的給定值一一比較，得到相對應的磁鏈開關(guān)g???信號，如圖 區(qū)域所示。電磁開關(guān)信號 、 和 構(gòu)成與之相對應的電壓開as?bcs關(guān)信號 、 和 。其關(guān)系是：asubcsu=acu = bs?au（）=cs?bu電壓開關(guān)信號 、 、 反相便直接得到電壓狀態(tài)信號 、 、 ，見圖asubc asubcs。要是沒有力矩超出電壓開關(guān)信號，則逆變器的各相開關(guān)狀態(tài)按公式 所示；若是有力矩超出電壓開關(guān)信號，則按照公式 狀態(tài)給出開關(guān)變化最少所對應的零電壓信號。這樣便可以很好地控制產(chǎn)生的六邊形磁鏈。（2）轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)對于直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)而言，如果需要達到較高的動態(tài)性能，就要對電機的電磁轉(zhuǎn)矩進行最直接控制。實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)與控制使用轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器即可完成。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的輸入信號是轉(zhuǎn)矩給定值 和反饋值 比較所得的信號差 △ T，開關(guān)信號 TQ 作為轉(zhuǎn)gTf矩調(diào)解器對應的輸出信號，轉(zhuǎn)矩兩點式調(diào)節(jié)器的容差為 ，運用離散的兩點式調(diào)節(jié)m??方法，把轉(zhuǎn)矩的波動可以限制在已知所給定值的容差范圍之內(nèi)。當轉(zhuǎn)矩波動處于給定值的容差范圍之內(nèi)時，開關(guān)信號 TQ=1，則會輸出相對應的空間電壓矢量，可以使定子磁鏈旋轉(zhuǎn)，同時轉(zhuǎn)矩也將上升。當實際測得的電機輸出轉(zhuǎn)矩和給定轉(zhuǎn)矩之差大于允許偏差時，開關(guān)信號 TQ=0，此時輸出的空間電壓矢量為零，定子磁鏈不會正常運行，而是停止不工作，此時的轉(zhuǎn)矩下降。 近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理蘭州交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 逆變器2 EM磁鏈位置磁鏈 、 轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器查規(guī)則表磁鏈滯環(huán)比較器 siu??s?s_++g?f_gTf TQNScba 近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩基本控制結(jié)構(gòu)?β123456*??? ?*?? ?*u6( 1 0 0 )u2( 0 1 0 )u3( 0 1 1 )u1( 0 0 1 )u5( 1 0 1 )u6( 1 1 0 ) 磁鏈的圓形區(qū)域劃分與近似的圓形軌跡假如三相異步電機的輸入信號是三相對稱電流，那么電機將會產(chǎn)生近似圓形軌跡的旋轉(zhuǎn)磁鏈，對應的電機空間磁鏈的矢量軌跡為也會近似為圓形。反之，根據(jù)第三章敘述的電壓矢量對磁鏈矢量的影響，會使電機的磁鏈矢量繞六個電壓矢量的方向走折線并且會逼近圓形軌跡，如圖 所示；如此看來，變頻器的各相電流也就可以近似看作是正弦電流。近似圓形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)如上圖 所示。（1）磁鏈的分區(qū)與滯環(huán)調(diào)節(jié)假如要使定子磁鏈的運動軌跡達到近似為圓形軌跡的效果，應該第一時間確定出定子磁鏈的幅值范圍 ，利用定子磁鏈的幅值范圍可得到兩個實線的同心圓，而????s對磁鏈控制的目的就是使定子磁鏈的軌跡在兩個實線同心圓共同確定的范圍之內(nèi)，見