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直接转矩控制 矢量控制方案是一种有效的交流伺服电动机控制方案。但因其需要复杂的矢量旋转变换,而且电动机的机械常数低于电磁常数,所以不能迅速地响应矢量控制中的转矩。针对矢量控制的这一缺点,德国学者Depenbrock于上世纪80年代提出了一种具有快速转矩响应特性的控制方案,即直接转矩控制(DTC)。该控制方案摒弃了矢量控制中解耦的控制思想及电流反馈环节,采取定子磁链定向的方法,利用离散的两点式控制直接对电动机的定子磁链和转矩进行调节,具有结构简单,转矩响应快等优点。DTC最早用于感应电动机,1997年L Zhong等人对DTC算法进行改造,将其用于永磁同步电动机控制,目前已有相关的仿真和实验研究。 DTC方法实现磁链和转矩的双闭环控制。在得到电动机的磁链和转矩值后,即可对永磁同步电动机进行DTC。图2给出永磁同步电机的DTC方案结构框图。它由永磁同步电动机、逆变器、转矩估算、磁链估算及电压矢量切换开关表等环节组成,其中ud,uq,id,iq为静止(d,q)坐标系下电压、电流分量。 虽然,对DTC的研究已取得了很大的进展,但在理论和实践上还不够成熟,例如:低速性能、带负载能力等,而且它对实时性要求高,计算量大。 3.4 解耦控制 永磁同步电动机数学模型经坐标变换后,id,id之间仍存在耦合,不能实现对id和iq的独立调节。若想使永磁同步电动机获得良好的动、静态性能,就必须解决id,iq的解耦问题。若能控制id恒为0,则可简化永磁同步电动机的状态方程式为: 此时,id与iq无耦合关系,Te=npψfiq,独立调节iq可实现转矩的线性化。实现id恒为0的解耦控制,可采用电压型解耦和电流型解耦。前者是一种完全解耦控制方案,可用于对id,iq的完全解耦,但实现较为复杂;后者是一种近似解耦控制方案,控制原理是:适当选取id环电流调节器的参数,使其具有相当的增益,并始终使控制器的参考输入指令id*=O,可得到id≈id*=0,iq≈iq*o,这样就获得了永磁同步电动机的近似解耦。图3给出基于矢量控制和id*=O解耦控制的永磁同步电动机 调速系统框图。 虽然电流型解耦控制方案不能完全解耦,但仍是一种行之有效的控制方法,只要采取较好的处理方式,也能得到高精度的转矩控制。因此,工程上使用电流型解耦控制方案的较多。然而,电流型解耦控制只能实现电动机电流和转速的静态解耦,若实现动态耦合会影响电动机的控制精度。另外,电流型解耦控制通过使耦合项中的一项保持不变,会引入一个滞后的功率因数。
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