【導(dǎo)讀】在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技、國(guó)防及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，電動(dòng)機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備被廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)相比于交流電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本和維護(hù)費(fèi)用高，并且不適于環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，但憑借控制簡(jiǎn)單、調(diào)速平滑和性能良好等特點(diǎn)在早期電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中一直占據(jù)主導(dǎo)地位[1]。從20世紀(jì)30年代開始，人們就致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究。特別是20世紀(jì)60年代以后，電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能得到很大的提高，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域也得到認(rèn)可和快速的普及。交流調(diào)速的發(fā)展可以說是硬件和軟體的發(fā)展過程[3]。隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，使得交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍寬、速度精度高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，其技術(shù)性能可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美、相競(jìng)爭(zhēng)，并在工程應(yīng)用領(lǐng)域中逐漸取代直流調(diào)速系統(tǒng)[5]。矢量控制就是將磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦，有利于分別設(shè)計(jì)兩者的調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的高性能調(diào)速。

　　

【正文】 min。左圖為傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真波形，右圖為基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真波形。 仿真比較圖 (a) 直接轉(zhuǎn)矩的定子磁鏈仿真波形 （b）為SVPWM直接轉(zhuǎn)矩的定子磁鏈仿真波形 （c）直接轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩仿真波形 （d）為SVPWM直接轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩仿真波形（e）為直接轉(zhuǎn)矩的定子電流仿真波形 （f）為SVPWM直接轉(zhuǎn)矩的定子電流仿真波形 以上是對(duì)直接轉(zhuǎn)矩和基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩兩種控制策略的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。從圖可以看出，直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)快，但轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電流諧波很大，其低速性能很不好。直接轉(zhuǎn)矩中采用PI控制器保證了磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制精度，使得系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、電流諧波??；采用SVPWM合成技術(shù)保證了開關(guān)頻率恒定，過電壓扇區(qū)時(shí)沒有磁鏈的畸變，有效改善了系統(tǒng)的低速性能。因此，從以上的分析可以看出，基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩相對(duì)于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩能夠有效的減小轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動(dòng)、降低電流諧波，提高系統(tǒng)的低速性能。基于空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)定子磁鏈軌跡更接近于圓形，定子磁鏈和定子電流畸變小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)得到有效抑制。6總結(jié) 在現(xiàn)代交流調(diào)速領(lǐng)域中，直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制之后的又一個(gè)主要研究方向，它的控制思想明確、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。近年來隨著現(xiàn)代控制理論、電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)等方面的迅速發(fā)展，使直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)不斷得到完善。由于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是在定子坐標(biāo)系下直接計(jì)算和控制磁鏈和轉(zhuǎn)矩，借助離散的調(diào)節(jié)器產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，造成了磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、電流諧波大和逆變器開關(guān)頻率不固定等缺陷。 為了改善傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能，本文在閱讀大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的定子磁鏈觀測(cè)器和控制策略兩方面進(jìn)行了大量的理論分析、實(shí)際參數(shù)仿真和實(shí)驗(yàn)研究。主要工作可以概述為： (1) 分析了異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，針對(duì)傳統(tǒng)開關(guān)表控制方案中的不足，著重研究了磁鏈、轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)特性， 詳細(xì)分析了引起脈動(dòng)的因素，提出了改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，即基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，并對(duì)各控制算法進(jìn)行了仿真研究，給出了與傳統(tǒng)控制方法的對(duì)比仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明改進(jìn)的控制策略能夠在保持轉(zhuǎn)矩快速響應(yīng)的同時(shí)，大大減小轉(zhuǎn)矩和磁鏈的脈動(dòng)以及電流諧波，并能使逆變器獲得固定的開關(guān)頻率，有效地提高了交流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。 (2) 直接轉(zhuǎn)矩控制需要準(zhǔn)確計(jì)算出定子磁鏈的幅值和相位，采用電壓模型估算定子磁鏈，當(dāng)?shù)退龠\(yùn)行時(shí)，由于定子電阻壓降占主要部分，使得計(jì)算結(jié)果不夠準(zhǔn)確，影響控制系統(tǒng)的性能。本文研究了傳統(tǒng)的三種定子磁鏈觀測(cè)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，前面通過增加低通濾波器來提高觀測(cè)器的精度，但濾波器會(huì)引入新的幅值和相位誤差。在帶幅值補(bǔ)償?shù)亩ㄗ哟沛溣^測(cè)器基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了帶幅值和相位補(bǔ)償?shù)亩ㄗ哟沛溣^測(cè)器，通過仿真對(duì)比表明，改進(jìn)的磁鏈觀測(cè)器可以有效的克服直流偏移和誤差積累問題，從而大大地提高了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的低速性能。 仿真結(jié)果證實(shí)了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快，驗(yàn)證了改進(jìn)的控制策略能夠有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。以后我們應(yīng)研究轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快，且能減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能的新方法。參考文獻(xiàn)[1] 李華德. 交流調(diào)速控制系統(tǒng)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003. 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