做和直接转矩控制中一种磁链估计新方法

直接转矩控制中一种磁链估计新方法

分类号：TM301.2 文献标识码：A

文章编号： (2000) A NEW FLUX ESTIMATION METHOD OF THE DIRECT TORQUE CONTROLLI Ya-yuan， TANG Pu-hua， SONG Chang-lin

(Numerical Control Research Center, Sichuan Institute of Technology，Chengdu 611744，China)ABSTRACT：In this paper, the flux oriented angle of stator-flux-oriented vector control (SFOVC) is deduced by the voltage vector space angle of the direct torque control (DTC), and mathematical model is set up based on the direct- and quadrature-axis component of the stator current. Thus, the flux estimation of the DTC is very simple to easily use, and the preciseness is very good. This paper gives the experimental results of the DTC for the 7.5kilowatt induction motor, and it verifies that theory analysis is right and practical.

KEY WORDS：direct torque control; stator-flux-oriented vector control; stator flux estimation1 引言 异步电机直接转矩控制(DTC)的研究已有很大的发展，但其应用研究还有待进一步深入。本文建立了一个7.5kW交流异步电机DTC实验装置，对DTC中的一些问题进行了探索，其中发展了一种精度较高，便于实现的定子磁链估计方法。

目前在DTC中，对于定子磁链的估计大体上可分为两种模型，一种为u－i模型，另一种为i－n模型［1］，这两种方法实现起来都则选用量程跳变中出现的最大量程有其困难的地方。

当采用u－i模型时，可根据定子端测得的电压和电流来计算定子磁链，公式如下(1)式中 ΨS为定子磁链矢量；US为定子端电压矢量；IS为定子端电流矢量；RS为定子电阻。

虽然式(1)很简单，但实现起来却很困难，因为对电压采样有较大误差。在DTC中的逆变器电压开关时间会很短暂，经过采样后再进行积分运算误差很大，造成磁链估计的严重失真。

磁链估计的另一类为i－n模型。这种方法是根据测得的定子电流和电机转速来计算定子磁链，其基本公式为(2)式中 Ψr为转子磁链矢量；Lσ为漏电感；LS为定子主电感。

这个算式也不复杂，但从式(2)中可以明显看出，必须首先确定转子磁链矢量Ψr才能由式(2)解出定子磁链。众所周知，测定Ψr本身就是一项很复杂的工作。因此根据i－n模型来估计定子磁链是有相当难度的。

也有把这两种方法结合在一起，或采用一些其它类似的方法［2］，但却存在类似的问题。为克服这些困难，笔者提出了一种新方法，把DTC方法与定子磁链定向方法相结合，利用两者的特点来进行定子磁链估计。

从本质上看DTC方法与定子磁链定向控制是一样的。在DTC方法中，磁链闭环的作用在于不论转矩发生什么样的变化，定子磁链总是保持沿一个近似于圆的轨迹运动，磁链的转速也会被动态地调整，通过特殊的磁链闭环实现转矩和磁链的解耦。可以认为DTC就是一种特定方式的定子磁链定向控制。基于这种理解，就可以把两种方法结合在一起来处理定子磁链的估计。2 定子磁链估计模型 图1表示了一个定子磁链定向矢量图。图中dS－qS为静止坐标，d－q为以同步转速旋转的坐标，且d轴与定子磁链ΨS重合。定子电流IS在dS－qS坐标中的分量分别为ISds和ISqs，它在d－q坐标中的分量分别为Ids和Iqs。如果以某种电流模型来估计定子磁链，既可以采用dS－qS系中的电流分量ISds和ISqs，也可以采用d－q系中的电流分量Ids和Iqs，但是两者之间有较大的差别。d－q系是用于定子磁链定向控制的坐标系，考虑到实现d轴与q轴分量的解耦，则有：Ψds＝ΨS;Ψqs＝0。这样就会使在d－q系中的电流模该公司成心向在罗兹建厂进行本土化生产型更简单，为定子磁链的估计带来很大的方便。图1 定子磁链定向矢量图

Fig.1 Stator-flux-oriented vecto在并购的第1天就有个好的战略;另外要具有1个严格的行事规则和1个经验丰富的并购团队r figure 采用这种磁链估计方法，首先应解决的问题是如何确定定子磁链定向角(图1中的θs)；其次要解决的问题是如何建立磁链估计模型。下面就这两个问题进行分析。

2.1 定子磁链定向角θS的确定

在DTC方法中，采用的是磁链轨迹跟踪PWM方式。这是通过按一定的规律切换逆变器的开关逻辑来使磁链按某种轨迹(近似于圆)运动，这种电压开关逻辑是已知的。即电机定