基于无刷双馈电机功率绕组瞬时转矩估计的控制研究

• 作 者: 刘海超
• 出 处: 沈阳工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 无刷双馈电机 磁场调制 直接转矩控制 矢量控制 瞬时转矩估计

在当今社会,随着电气技术的发展,众所周知,异步电机在实际场合的应用已经相当成熟,它已具备一套相当成熟的控制理论。然而成熟的理论还并没有应用到新兴的无刷双馈电机中,无刷双馈电机顾名思义和普通电机差异是其没有刷,这就大大减小了电机在运行过程中能量的消耗,是一个非常具有意义的课题。本文以磁阻无刷双馈电机(BDFM)及其调速系统作为研究对象,结合国内外参考文献,对无刷双馈电机、现代交流调速的发展历史及现状做了详细介绍。分析了BDFM的工作原理、磁场调制与分析、功率分析以及转矩分析,为电机的控制提供了理论依据。在BDFM调速原理的基础上阐述了BDFM的直接转矩控制原理,传统的DTC采用滞环控制器,依据转矩误差、定子磁链幅值误差通过滞环控制器来选择逆变器的开关状态,电流与磁链在过扇区时发生畸变,导致转动缓慢,瞬间波动很大,影响了系统的控制效果。矢量控制在控制效果上要比直接转矩控制精度高,但是其需要进行复杂的坐标变换、磁场定向等复杂的计算,其操作相对来说比较复杂。针对这两问题,本文采取结合直接转矩控制和矢量控制结合提出了一种基于BDFM瞬时转矩估计的控制策略应用转速PI调节器、转矩观测器、电流可控逆变器。基于BDFM瞬时转矩估计采用电流实时比较的策略可以产生与正弦电压等效的电压脉冲,这就使磁链的运动路径更接近圆形,与传统的DTC控制相比减少了转速上升时的调节时间,同时又大幅度将低了稳定后的转矩脉动,加强了系统对负载的干扰能力,很大程度上提高了系统的稳态和动态性能。以BDFM直接转矩控制原理为出发点,对控制系统电路进行了设计。介绍了系统的电压、电流、转速的信号采集方法,通过对控制系统的保护系统和功能实现的设计,确定了控制系统仿真的电机参数。