【正文】 幅值，接著利用滯環(huán)控制器將磁鏈給定值與計(jì)算得出值相互對(duì)比，再根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制電壓向量的切換，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。采用以上兩種電壓矢量進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)是上述兩個(gè)電壓向量中只有一位開關(guān)量與其他兩位開關(guān)量不相同，因此在切換時(shí)只需要改變其中不同的一位開關(guān)量的狀態(tài)，這樣做比較簡單，也降低了逆變器的開關(guān)頻率，而且也會(huì)讓定子磁鏈的軌跡近似圓形運(yùn)動(dòng)。將定子磁鏈的軌跡劃分為六個(gè)區(qū)間，用 Sm 表示，其中 m=1， 2， 3， 4， 5， 6，如表 所示，區(qū)域不同，則采用的定子電壓向量不同。近似圓形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)如上圖 所示。 近似圓形磁鏈直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 逆變器2 EM磁鏈位置磁鏈 、 轉(zhuǎn)矩計(jì)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(jī)的輸入信號(hào)是三相對(duì)稱電流，那么電機(jī)將會(huì)產(chǎn)生近似圓形軌跡的旋轉(zhuǎn)磁鏈，對(duì)應(yīng)的電機(jī)空間磁鏈的矢量軌跡為也會(huì)近似為圓形。當(dāng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)處于給定值的容差范圍之內(nèi)時(shí)，開關(guān)信號(hào) TQ=1，則會(huì)輸出相對(duì)應(yīng)的空間電壓矢量，可以使定子磁鏈旋轉(zhuǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩也將上升。實(shí)現(xiàn)對(duì)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。這樣便可以很好地控制產(chǎn)生的六邊形磁鏈。其關(guān)系是：asubcsu=acu = bs?au（）=cs?bu電壓開關(guān)信號(hào) 、 、 反相便直接得到電壓狀態(tài)信號(hào) 、 、 ，見圖asubc asubcs。 （）?????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(hào)與電壓空間矢量的選擇蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 a－異步電機(jī)定子磁鏈的β分量 b－異步電機(jī)磁鏈的開關(guān)信號(hào)c－電壓開關(guān)信號(hào) d－電壓狀態(tài)信號(hào)圖 中的每個(gè)區(qū)間 s1~s6 分別向 、 、 三個(gè)坐標(biāo)軸投影，可以得出該區(qū)間a?bc內(nèi)的三個(gè)磁鏈分量，波形如圖 ，采用三個(gè)施密特觸發(fā)器（見圖 ） ，施密特觸發(fā)器的容差是 ，將三個(gè)磁鏈分量和磁鏈的給定值一一比較，得到相對(duì)應(yīng)的磁鏈開關(guān)g???信號(hào)，如圖 區(qū)域所示。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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(biāo)系 、 、 軸abc從圖 可看出 坐標(biāo)系與 三相坐標(biāo)系存在如式 的關(guān)系。所以需要對(duì)六邊形磁鏈軌跡的定子旋轉(zhuǎn)磁鏈空間矢量在 坐標(biāo)系 a、?b 以及 c 軸上的投影進(jìn)行觀察，由此便可以得到三個(gè)梯形波，它們之間的相位相差?120176。由此圖可知，定子電壓與電流經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)變換后，計(jì)算出定子磁鏈，然后分解得到 分量和 分量，再進(jìn)??行兩相靜止三相靜止坐標(biāo)系變換，將磁鏈的計(jì)算值與給定值進(jìn)行比較，可以得出相應(yīng)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(hào)，更好的控制逆變器的輸出電壓，最后產(chǎn)生六邊形磁鏈 [6]。 ??)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(jì)八十年代，國際上出現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，當(dāng)時(shí)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。由此可見，在必要的時(shí)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(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)正六邊形磁鏈。圖中， 的運(yùn))(t??動(dòng)軌跡與電壓空間矢量 位置為平行關(guān)系，并且運(yùn)動(dòng)方向和電壓空間矢量的作用方)(tus向相互對(duì)應(yīng)。逆變器的開關(guān)狀態(tài)編號(hào)見表 。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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 態(tài)時(shí)，理想逆變器輸出電壓為零，因此將其稱為無效組合。 、 和 為三個(gè)互相獨(dú)立的變量，按照相關(guān)規(guī)定，則六個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)均用1 表示，關(guān)斷狀態(tài)均用 0 表示。? 理想逆變器的數(shù)學(xué)模型電壓型逆變器如圖 所示，由六個(gè)開關(guān) 、 、 、 、 、 組成。???sR?LrRi ri?isu rj??r??? 異步電動(dòng)機(jī)空間矢量等效電路各量的含義如下：——定子電壓空間矢量；)(tus——定子電流空間矢量；i——轉(zhuǎn)子電流空間矢量；)(tr——定子磁鏈空間矢量； ??——轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量；)(tr蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ——電角速度。srM（4）運(yùn)動(dòng)方程 （）rnr2nLrrepDdtJT tt???式中： ——負(fù)載阻力矩；LT J——機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； D——轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)。即m? ()cirmncieWpT????||?式中： ——磁極對(duì)數(shù)； 為電角位移， 。按照能量轉(zhuǎn)換的基本原理，當(dāng)電機(jī)為多項(xiàng)繞組電機(jī)時(shí)，其中磁場(chǎng)的儲(chǔ)能為 ()?Tmi21W?式中： ??。（1） 電壓方程 蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ()?????????????????????? cbaCBAcbassscbaCBA piiiR0000Ruu ??其中： ， ， ， ， ， ——轉(zhuǎn)子定子之間相電壓的瞬時(shí)值；ABCabuc， ， ， ， ， ——轉(zhuǎn)子定子之間相電流的瞬時(shí)值；iii， ， ， ， ， ——轉(zhuǎn)子定子繞組的全磁鏈；A?Bab?c（2） 磁鏈方程 ()????????????????? cbaCBAcbcacCcBcAbb caaaaa cbCCBA cBaAAcbaCB iiiLMML?式中： 、 、 、 、 ——定、轉(zhuǎn)子之間的自感；其它元素表示互感。 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和空間矢量等效電路 異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型當(dāng)下列條件存在時(shí)，可以搭建異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型：(1) 氣隙均勻；(2) 磁路線性；(3) 定子和轉(zhuǎn)子的繞組對(duì)稱分布，并且有效導(dǎo)體部分沿均勻的氣隙空間作正弦分布；(4) 忽略磁場(chǎng)諧波的影響不計(jì)。因此，本論文將直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中感應(yīng)電機(jī)的最佳控制方法進(jìn)行深入研究。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的重點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩的直接控制。因此可以把它觀測(cè)出來，在知道定子電阻的情況下。采用的調(diào)節(jié)器為離線型兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器，將檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩值和已知給定的轉(zhuǎn)矩值比較，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)不要超出一定的容差范圍。詳細(xì)流程是先將測(cè)得的異步電機(jī)的定子電流矢量分為兩種電流分量，一種產(chǎn)生磁蘭州交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 場(chǎng)，另一種分量產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，接著控制這以上電流分量，與此同時(shí)，控制兩種電流分量之間的幅