矢量控制与直接转矩控制技术 点击：15334 | 回复：94
发表于：2003-10-08 01:07:00
楼主
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。 无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制等，可提高异步电动机转矩控制性能的技术外，目前的新技术还包括异步电动机控制常数的调节及与机械系统匹配的适应性控制等，以提高异步电动机应用性能的技术。为了防止异步电动机转速偏差以及在低速区域获得较理想的平滑转速，应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整（AVR）控制技术的控制方式，已实用化并取得良好的效果。直接转矩控制也称之为“直接自控制”，这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（Band—Band控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化，即不需要模仿直流电动机的控制，由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的PWM脉宽调制信号发生器，所以它的控制结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。与矢量控制方式比较，直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。只要知道定子电阻就可以把它观测出来。而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量，对转矩的直接控制或直接控制转矩，既直接又简化。
发表于：2002-12-10 18:20:00
10楼
从理论上说，直接转矩控制比矢量控制算法先进，实现后，直接转矩控制的速度控制精度、低频力矩等都会比无速度传感器矢量控制方式好的多，更主要的是动态响应快。还是从理论上看，直接转矩控制方式以后会有很大发展，但谈不上替代矢量控制方式，矢量控制方式随着技术的进步也还会更完善，但两种控制方式的应用场合会不同，各分千秋。至于，为什么还有一些厂家在开发矢量控制产品？，我想有三个方面，一是现已有可利用的芯片，并有可参照物，不必从零开始，二是在改进现有的矢量控制方式，提高产品性能，更新换代，三是，直接开发直接转矩控制方式，可投入的技术力量和财力有限，另外还有制造技术跟不上。
发表于：2002-12-17 20:25:00
19楼
vcplus说的挺好的呀。
的确事物总是要发展，旧的技术被淘汰、新的技术被创造…… 但是，就以目前的格局定论“直接转矩控制比矢量控制算法先进”孰优孰略不仅从技术（科学）上、哲学上、文学上、经济学上、政……甚至伦理学上都讲不过去地！:-)
存在即具有合理性，这两种技术都应有适合的应用环境，并象两种不同的追求理念——DTC只想要合适的转矩。 矢量控制要想象控制直流电机那样控制交流电机，并想又让交流电机象直接接入电网一样得到准圆磁场，其必然会有两种各具特色的结果。
这就象音响界追求温暖甜润、富有韵律感的英国器材和追求动态凌厉、冷艳逼人的美式器材一样，你能中立的说谁的不够顶级？！（即便是中性质朴的北欧器材的加入）。所以各求所需，各为所用。我好象说过——应用就是讲究搭配、合理的艺术，除非你觉得镶金牙、带金表、金手镯子、金……蛮品位。
另外看了上面的文章……王老师您是不是有个笔名叫李永东。
再另外，拜托不要再删我们的帖子。
热门招聘
相关主题
- 国内有多少做变频器的，报名啦...
[5694] - 压敏电阻,避雷器等等~~~[10939]
- 调察一下上海新华DCS的使用情...[7887]
- VF控制和矢量控制的一些区别[28472]
- 两台电机共同驱动一个负载怎...[11106]
- 求助西门子420变频器外部接线...[6492]
- 什么是直接转矩控制[7965]
- 求助光耦A3120与A3120V有区别...[5959]
- 变频器飞车启动的原理是什么...[8177]
- 变频器突然掉负载对变频器有...[11861]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
