【文章內(nèi)容簡介】 ，另一個關斷，所以三組開關共有 23=8 種可能開關方式組合。 EE aS bSbS cScSa b cdu+aS圖 2 2 逆 變 器 等 效 電 路 規(guī)定 a、 b、 c 三相負載的某一相與“ +”極接通時，該相開關狀態(tài)為“ 1” 。與“ ”級接通時，狀態(tài)為“ 0”。則 8 種可能的開關組合狀態(tài)見表 21。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 9 表 21 逆變器的 8種開關狀態(tài) 狀態(tài) 0 1 2 3 4 5 6 7 aS bS cS 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 對應于逆變器的 8 種開關狀態(tài)，對外部負載來說，逆變器輸出 7種不同的電壓狀態(tài)。這 7種不同的電壓狀態(tài)可分 成兩類：一類是 6 種工作電壓狀態(tài)，它對應于開關狀態(tài) “ 1” 至 “ 6” 分別稱為逆變器的電壓狀態(tài) “ 1”至 “ 6” ；另一類是零電壓狀態(tài)，它對應于零開關狀態(tài) “ 7” 和 “ 8” ，由于對外來說，輸出的電壓都為零 ， 因此統(tǒng)稱為逆變器的零電壓狀態(tài) （詳見表 22） 。 表 22 逆變器電壓狀態(tài)與開關狀態(tài)對照表 狀 態(tài) 工作狀態(tài) 零狀態(tài) 1 2 3 4 5 6 7 8 開關狀態(tài) Sabc 011 001 101 100 110 010 000 111 電 壓 狀 態(tài) 表示一 ??tus su ? ?011 su? ?001 su ? ?101 su ? ?100 su ? ?110 su ? ?010 su ? ?000 su ? ?111 表示二 ??tus 1su 2su 3su 4su 5su 6su 7su 表示三 ??tus 1 2 3 4 5 6 7 電壓空間 矢量 由于異步電動機的電壓，電流 ，磁鏈等都是三相電磁量，故 對異步電動機進行分析和控制時， 必須對三相進行 分析 和控制， 比較困難。引入 PARK矢量變換，可以方便的進行控制， PARK 矢量變換是將三個標量變?yōu)橐粋€矢量。 對 三相定子繞組相電壓 au ， bu ， cu 進行 PARK 矢量變換，得到合成量河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 10 ??tus 。 ??tus = ? ?343232 ?? jcjba eueuu ?? （ 210） ??tus 代表著三相電磁量在空間的位置，故稱之為空間矢量。 用空間電壓矢量表 示逆變器的 7個電壓狀態(tài) ，形成了 7個離散的電壓空間矢量，每兩個工作電壓空 間 矢量在空間的位置相隔 600， 6個工作電壓空間矢量的頂點構成正六邊形的 6個頂點。 矢量順序從狀態(tài)“ 1” 到狀態(tài)“ 6”逆時針旋轉(zhuǎn)。對應的開關狀態(tài)是 011— 001— 101— 100— 110— 010。其所對應空間電壓矢量狀態(tài)為 1su — 2su — 3su — 4su — 5su — 6su ，零電壓矢量 7位于正六邊形中心?？臻g電壓矢量狀態(tài)圖如下圖示。 1234571su 2su 3su5su6s ? ?011? ?001? ?101? ?100? ?110? ?01 0? ?00 0? ?1114su 圖 2 3 電 壓 空 間 矢 量 表 示 的7 種 離 散 電 壓 狀 態(tài) 異步電動機磁鏈模型 對于異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，對其進行定子磁鏈觀測非常重要，對于磁鏈的估算提出了三種模型： iu? 模型， ni? 模型 和 nu? 模型。下面分別對這三種模型進行分析。 1. iu? 模型 用定子電壓和定子電流來確定定子磁鏈的方法叫 iu? 模型發(fā)。 定子河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 11 磁鏈可根據(jù)一個簡單公式分析，其公式為： ? ? ? ? ? ?? ?dtRtitut ssss ? ??? （ 211） 用該公式確定定子磁鏈，得到精確的電壓，電流，便于計算出定子磁鏈。 iu? 模型計算定子磁鏈，其誤差由定子電阻 sR 引起。故 iu? 模型在30%額定轉(zhuǎn)速以上時，能夠非常準確的確定定子磁鏈，并且仍要注意溫度對電阻的影響。在定子頻率接近零時，這種方法也不適用，原因在于用作定子電壓和定子電阻壓降之間的差值消失，以致 只有誤差被積分?？傊?0%額 定轉(zhuǎn)速以上時， iu? 模型法，結構簡單，精度高。 下 圖為 iu? 模型的原理圖。 ? ?tu s IsR?_ ??? ?tis??ψ圖 2 4 U i模 型 原 理 圖 2. ni? 模型 ni? 模型是利用定子電流與轉(zhuǎn)速來確定定子磁鏈。當電動機在 30%額定轉(zhuǎn)速以下時， 磁鏈只能根據(jù)轉(zhuǎn)速來正確計算，這時利用 ni? 模型計算磁鏈是非常合適的。 下式為 ni? 模 型 定、轉(zhuǎn)子 磁鏈計算公式： ? ?? ????????????????????????????????rrsrrrssLRLiLL11 （ 212） 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 12 ? ?? ????????????????????????????????rrsrrrssLRLiLL11 （ 213） 式中 ： ??r 、??r為轉(zhuǎn)子磁鏈在 ? ? 坐標系上的分量； ??s 、 ??s 為定子磁鏈在 ? ? 坐標系上的分量。 由公式可知， ni? 模型雖然不受定子電阻的影響，但其受到轉(zhuǎn)子電阻rR 、漏電感 ?L 、主電感 L 的影響。此外 ni? 模型結構復雜，角速度 ? 的測量誤差對模型影響很大，故需要精密的測量角速度 ? 。 3. nu? 模型 nu? 模型綜合了 iu? 模型和 ni? 模型的特點 ，是一個在全速范圍內(nèi)都適用的磁鏈模型，其由 定子電壓和轉(zhuǎn)速來獲得定子磁鏈。 其主要優(yōu)點是： （ 1） 結合了 iu? 模型和 ni? 模型的優(yōu)點，很自然的解決了切換的問題； （ 2） 引入 PI電流調(diào)節(jié)器，大大提高了電動機模型的仿真精度； 缺點是： 結構過于復雜，實用性差。 電壓空間矢量對電動機定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響 電壓空間矢量對定子磁鏈影響 將逆變器的輸出電壓 ??tus 直接加到異步電動機的定子上，定子電壓與逆變器電壓相等也為 ??tus ，得定子磁鏈 ??ts? 與定子電壓 ??tus 關系式為： ??ts? = ? ? ? ?? ?dtRtitusss? ? （ 214） 若忽略定子電阻壓降的影響，近似為： ??ts? = ??dttus? （ 215） 該關系式表示定子磁鏈空間矢量與電壓空間矢量之間的積分關系。 如下圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 13 7? ?011? ?001? ?101? ?100? ?110? ?010? ?00 0? ?1111S2S 3S 4S5S6S?? ? ?ts?? ?tus 圖 2 5 電 壓 空 間 矢 量 與 磁 鏈 空 間 矢 量 關 系 根據(jù)磁鏈空間矢量與電壓空間矢量的關系圖可得出： （ 1） 忽略定子電阻 sR 的影響，可得到定子磁鏈 ??ts? 頂點的運動軌跡方 向平行于電壓空間矢量 ??tus 的指向的方向。 （ 2）在適當時給出定子電壓空間矢 量 654321 ssssss uuuuuu ????? ，可得到定子磁鏈運行的軌跡為 654321 SSSSSS ????? ，形成正六邊形。 于是可利用逆變器的六個工作電壓狀態(tài)可簡單的得到六邊形的磁鏈軌跡對電動機進行控制。這就是直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本思想，電壓空間矢量對定子磁鏈的影響可通過以下方式實現(xiàn)： （ 1）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：在 正常 電壓空間矢量作用期間， 適時的插入零矢量對電動機進行控制，當 有效電壓空間矢量作用時，定子磁鏈運動軌跡沿著電壓空間矢量作用方向運動 。插入零矢量后，定子磁鏈靜止，由于零矢量的插入，使得旋轉(zhuǎn)速 度變慢，在這期間保持電壓空間矢量作用時間不變，定子磁鏈幅值不變，電動機實現(xiàn)恒磁通調(diào)速，即實現(xiàn)了恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 （ 2）恒功率調(diào)速： 通過改變電壓空間矢量的作用時間，達到改變定子磁鏈旋轉(zhuǎn)速度的目的。由于電壓空間矢量幅值不變，只改變了作用時間，所以定子磁鏈所圍成的面積發(fā)生改變，作用時間變短，面積變小，定子磁鏈幅值變小。 對電動機實現(xiàn)了恒功率調(diào)速。 電壓空間矢量對轉(zhuǎn)矩的影響 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 14 異步電動機轉(zhuǎn)矩的大小跟定、傳子磁鏈的幅值和磁通角有關。在實際運用時，為了充分利用鐵心，保持定子磁鏈幅值不變，轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值是根據(jù) 負載決定，故在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，可以通過改變磁通角的大小來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的控制，其控制方法為通過控制電壓空間矢量來對定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度進行控制，改變了定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而改變了磁通角的大小 ，以實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)矩的控制。其主要控制方法有以下幾方面： （ 1）增大轉(zhuǎn)矩：增大有效電壓空間矢量，使得電壓幅值足夠大，就使得定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度大于轉(zhuǎn)子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，磁通角增大，對應的轉(zhuǎn)矩增大。 （ 2）減小轉(zhuǎn)矩：給出零電壓空間矢量，定子磁鏈會走走停停，定子磁鏈旋轉(zhuǎn)速度小于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，磁通角減小，轉(zhuǎn)矩減小。 （ 3）迅速 減小轉(zhuǎn)矩：施加有效反向電壓空間矢量，定子磁鏈會進行反方向旋轉(zhuǎn)，磁通角迅速減小，使得轉(zhuǎn)矩也迅速減小。 通過控制工作狀態(tài)的電壓空間矢量和零狀態(tài)電壓空間矢量的交替出現(xiàn)的時間，實現(xiàn)了對定子磁鏈旋轉(zhuǎn)的速度的改變，通過這樣的瞬態(tài)調(diào)節(jié)可獲得高性能的轉(zhuǎn)矩特性。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 調(diào)節(jié)器 原理 通過前文的介紹，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的 基本 控制方式已經(jīng) 清楚 ， 根據(jù)前文可得到系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)及結構。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本結構可分為以下 幾 個部分： （ 1） 控制部分： 分為 磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)器 ； （ 2）逆變部分：由逆變器組成； （ 3）電機部分： 為 異步電動機。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 15 323232A M M U C TD M CA Z SU TA M CA T R?se?se?? s?? sA??B??C??AS ?BS