PWM逆變器供電異步電機傳動的去耦直接控制

為了克服異步電機轉矩不易精確控制的難點，人們發展了PWM逆變器供電異步電機驅動的矢量控制，尤其是能保證較高動態性能和靜態性能的磁場定向控制（FOC）非常流行。FOC的基礎是通過非線性坐標變換，將轉矩和磁通去耦，用電流矢量的直軸分量和交軸分量來控制。最后借助于電流調節器求出基準定子電壓矢量。該方法的缺點為：①對轉子電阻的依賴性；②由于使用了電流控制回路和坐標軸的變換，計算量很大而且耽誤時間。

? ? ? ?替代FOC的是定子磁通矢量控制（SFVC）。采用這種控制方法，基準定子電壓矢量根據轉矩和轉子磁通基準來計算，用于直接控制定子磁通，SFVC方法具有無電流回路調節的特點，從而增加了轉矩動態性。
因此，能獲得比FOC更高的動態特性，但是，SFVC存在以下缺點：定子磁通分量需要應用一次從轉子磁通坐標到定子坐標的非線性坐標變換；定子電壓矢量的計算依賴于隨溫度變化的定子電阻，尤其是在低速時；為了獲得所期望的基準電壓值，必須對逆變器的死區時間進行補償。
? ? ? ?為了減少由于坐標變換所需的計算。我們提出一種新的控制方法一一去耦直接控制（DDC），它通過一個去耦矩陣，不需要中間變換就可以直接控制定子磁通的時間積分和轉矩。而且，還提出了一種基于P1控制器的DDC方法，該方法僅僅依賴于預測的定轉子磁通而不直接依賴電機參數，這樣，與其它控制方法相比，增加了其健全性。
? ? ? ?以下先回顧異步電機模型，然后提出各種控制方法，重點介紹所提出的DDC 3最后給出試驗結果以及所研究方法之間的比較。
2異步電機模型式進行計算。
? ? ? ?這些基準電流就用于采用電流環的異步電機中3.2SFVC（定子磁通矢M控制）電流調節器。這樣，定了+磁通分量就由（a、辦）固定定子坐標系中的定子電矢量直接給出。為SFVC的控制框圖。
? ? ? ?定子磁通矢量的控制是在（a、<0）定子坐標系中求得。因此，基準定子磁通分量和即轉子磁通基準由弱磁環節給出，轉矩基準由外部速度拽制環的調節器給出。根據轉矩基準和磁通基準必在旋轉轉子磁通坐標系中，計算定子電流基準分量。定子電流立軸分Srtd由轉子磁通幅值控制器這樣計算得到的基準定子電壓矢量就被用到采用PWM逆變器控制的電機中只要m確地估計定子電阻丨I、：降及人，就可以消除磁通誤差u而a該控制方法對逆變器死區時間和由于電流測量引起的時間延遲（特在低速時）很敏感。另外，由于定子磁通控制需要在固定坐標系中完成，因離散誤差引起的基準值與估算值之間的穩態誤差隨頻率而增加，而使得它對機車速度也敏感，紿出，而定子電流交軸分1U、，則根據基準轉矩用卜FOC和SFVC均需要進行非線性坐標變換，以獲得控制算法。這增加所需的計算量，同時由于要估計變換角度，控制對電機參數的變化也非常敏感。在這方曲，2種控制方法均存在弱點。所以，最好的方法是肓接控制轉矩和磁通而不進行仟何坐標變換。為此，提出r一種檸制方案，它所控制的量為轉矩和定子磁通幅值的平方。
? ? ? ?DDC控制的量分別為轉矩欠和定子磁通幅值的平穩態時，因為文=>"=，誤差5兌均為心4.4實現DDC的實際考慮事項近為0，矩陣z>是不H逆的。fq這個難題可以通過下列方法來解決：在磁通高于給定值前，將選為一任意恒值否則矩陣Z就不可逆。當電機實際轉矩低于命保持不變，那么，在常規冷卻時可增大電機允許電流，相應地，亦可提高機車的牽引力。
? ? ? ?3-118A型牽引電動機動力過程和熱過程的模擬表明，H級絕緣件允許電樞繞組工作溫度上升20C（從106C升到126C），這時，牽引電動機持續電流可從720A提高到790A，而冷卻空氣消耗量保持不變。
電樞電流的增加，相應地可加大牽引電動機的轉矩，并把計算牽引力提高10%，這也就相當于把列車重量標準提高了10%（在內燃機車安裝改進型牽引電動機的運行情況下）。
? ? ? ?這樣一來，更換牽引電動機電樞繞組絕緣就可延長其壽命周期，并提高其使用效率。假定所有機車都進行這種改造，那么一年的經濟效益將達7.55億布盧布。

? ? ? ?上述結果說明，用“電氣絕緣”股份有限公司研制的H級新型絕緣替換33-118A牽引電動機電樞線圈現有絕緣是非常合理的。

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