无PI_P调节器的异步电机间接转矩自控制算法

清华大学学报(自然科学版)2008年第48卷第4期

CN1122223 N.48,No.4JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2008,Volw5

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无PI P调节器的异步电机间接转矩自控制算法

张　星,　瞿文龙,　陆海峰,　樊　扬,　程小猛

(清华大学电机工程与应用电子技术系,100084)

摘　要:异步电机间接转矩自控制(ISC)(PI)调节器和磁链比例(P)植性。链、转矩变化规律,算磁链幅值增量、ISC算法。磁链相位的稳态增量可以根据转矩、转子磁链和电机转速得到。算法中对转矩误差信号进行了滑动平均数字滤波,实现了稳态时给定空间电压矢量的连续调节。该算法计算过程不涉及旋转变换,简单方便,而且不使用PI P调节器,便于移植,同时保持了传统直接转矩控制动态响应迅速的优点。仿真和实验结果表明该算法具有良好的转矩和电流控制性能。关键词:异步电机;直接转矩控制;间接转矩控制;控制算

法;数字滤波

中图分类号:TM343

文章编号:100020054(2008)0420469204

文献标识码:A

(DTC)虽然具有控制简

,但是开关频率不固定,电流谐波大、转矩脉动较大。文[1-3]提出了3类解决方案,其中间接转矩自控制(ISC)是一种可以在较高开关频率下运行的控制方案。其核心思想是通过控制定子磁链的幅值和相位间接控制电磁转矩。传统的ISC通过转矩比例积分(PI)调节器、转差频率计算单元以及电动机转速分别确定定子磁链的相位角变化暂态增量和稳态增量,通过磁链比例(P)调节器来控制定子磁链的幅值等于给定值。文[5]提出了一种基于转矩比例调节器的改进方法,磁链相位动态增量不再需要PI调节器。然而,比例系数的存在仍然不利于算法的移植。

本文提出了一种在同步旋转坐标系下直接根据转矩和磁链误差计算磁链幅值增量、磁链相位暂态增量的ISC算法,并使用数字滤波器对转矩误差量进行处理,实现了定子电压矢量的连续调节。

[4]

IndirectselfcontrolalgorithmforinductionmotorswithoutPI Pregulators

ZHANGXing,QUWenlong,LUHaifeng,FANYang,

CHENGXiaomeng

1　新的ISC算法原理

图1为使用新算法的系统控制框图,原来的磁

链误差P调节器和转矩误差PI调节器被一个计算公式和数字滤波取代。因此,该算法的关键在于推导定子磁链相位动态增量以及参考电压矢量的计算公式和选择恰当的数字滤波方法。

为了便于分析,写出定子磁链定向的同步旋转坐标系下的电机方程如下:

(1)us=Rsis+p s+jΞe s,

(2)0=Rrir+p r+j(Ξe-Ξ) r,

(3) s=Lsis+Lmir,

(4) r=Lmis+Lrir,

(5)T=3 2 pn( s is).

收稿日期:2007204206

基金项目:国家“八六三”高技术项目(2005AA501130)作者简介:张星(1981—),女(汉),河北,博士研究生。通讯联系人:瞿文龙,教授,E2.tsinghua.edu.cnmail:qwl@mail

(StateKeyLaboratoryofControlandSimulationofPowerSystemsandGenerationEquipments,DepartmentofElectrical

Engineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:ThetorquePIregulatorandfluxPregulatormakeitdifficulttoimplementtheindirectselfcontrol(ISC)schemeindifferentsystems.AnovelISCalgorithmwasdevelopedtocalculatethefluxamplitudeincrementbaseonthefluxerrorandthetransientpositionangleincrementbasedonthetorqueandfluxerrorsinthesynchronousframe.

Thesteadypositionangleincrementcanbe

calculatedfranthetorque,rotorfluxandmotorspeed.Errorsinthetorquearefilteredtoachieveasteady2statecontinuousvoltage.SincethealgorithmdoesnotusearotationtransformationorPI Pregulators,itisquitesimpleandconvenient.Thealgorithmhasfastdynamicresponse,whichisanadvantageovertraditionaldirecttorquecontrol(DTC).Simulationsandexperimentalresultsverifythegoodperformanceoftheproposedcontrolscheme.

Keywords:inductionmotor(IM);directtorquecontrol(DTC);

indirectselfcontrol(ISC);controlalgorithm;digital

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