變頻器dtc方式詳解

時(shí)間：2020-01-05作者：臺(tái)州富川電氣有限公司瀏覽：1669

　　直接轉(zhuǎn)矩控制也稱之為“直接自控制”，這種“直接自控制”的思想是以轉(zhuǎn)矩為中心來(lái)進(jìn)行磁鏈、轉(zhuǎn)矩的綜合控制。和矢量變頻器的控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控制不采用解耦的方式，從而在算法上不存在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，簡(jiǎn)單地通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)定子電壓和電流，借助瞬時(shí)空間矢量理論計(jì)算電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是利用空間矢量、定子磁場(chǎng)定向的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算與控制異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器（band—band控制），把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器來(lái)控制，并產(chǎn)生pwm脈寬調(diào)制信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況，它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化，即不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與計(jì)算和為解耦而簡(jiǎn)化異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，沒(méi)有通常的pwm脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器，所以它的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無(wú)**調(diào)，是一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。

　　與矢量控制方式比較，直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向所用的是定子磁鏈，它采用離散的電壓狀態(tài)和六邊形磁鏈軌跡或近似圓形磁鏈軌跡的概念。只要知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出來(lái)。而矢量控制磁場(chǎng)定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈，觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需要知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電感。因此直接轉(zhuǎn)矩控制大大減少了矢量控制技術(shù)中控制性能易受參數(shù)變化影響的問(wèn)題。直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制與效果。與矢量控制方法不同，它不是通過(guò)控制電流、磁鏈等量來(lái)間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量，對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制或直接控制轉(zhuǎn)矩，既直接又簡(jiǎn)化。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)交流傳動(dòng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)良好的電動(dòng)機(jī)控制方法，它可以對(duì)所有交流電動(dòng)機(jī)的**變量進(jìn)行直接控制。它開(kāi)發(fā)出交流傳動(dòng)**的能力并給所有的應(yīng)用提供了益處。在dtc中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù)字信號(hào)處理器與**的電動(dòng)機(jī)軟件模型相結(jié)合使電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)每秒鐘被較新40,000次。由于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地較新，逆變器的每一次開(kāi)關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。這意味著傳動(dòng)可以產(chǎn)生較佳的開(kāi)關(guān)組合并對(duì)負(fù)載擾動(dòng)和瞬時(shí)掉電等動(dòng)態(tài)變化做出**響應(yīng)。在dtc中不需要對(duì)電壓，頻率分別控制的pwm調(diào)制器。

1　dtc直接轉(zhuǎn)矩控制的速度控制性能

 　abb的acs800能夠?qū)λ俣冗M(jìn)行**的控制，根據(jù)不同的速度精度可以選擇無(wú)脈沖編碼器和有脈沖編碼器兩種，下表1給出了在使用dtc直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)的典型速度性能指標(biāo)。

　　其中動(dòng)態(tài)速度誤差依賴于速度控制器的參數(shù)整定，圖12為動(dòng)態(tài)速度響應(yīng)曲線。

 

　　在參數(shù)組23中可以對(duì)速度控制器進(jìn)行pid變量設(shè)定，速度控制器的原理見(jiàn)圖13a，該控制器包含了比例、微分、積分和微分加速度補(bǔ)償，其經(jīng)過(guò)pid作用后的輸出作為轉(zhuǎn)矩控制器的給定信號(hào)。

　　速度控制器的參數(shù)內(nèi)容包括以下幾方面:
（1） 增益參數(shù):定義速度控制器的比例增益，如增益過(guò)大可能引起速度波動(dòng)。
（2） 積分時(shí)間參數(shù):定義速度控制器的積分時(shí)間，即在偏差階躍信號(hào)下，控制器輸出信號(hào)的變化率。積分時(shí)間越短，連續(xù)偏差值的校正就越快，但是如果太短就會(huì)造成控制不穩(wěn)定。
（3） 微分時(shí)間參數(shù):定義速度控制器的微分時(shí)間，即在偏差值發(fā)生改變的情況下增加控制器的輸出。微分時(shí)間越長(zhǎng)，在偏差改變的過(guò)程中，控制器的輸出速度就越快。微分作用使控制對(duì)擾動(dòng)的敏感度增加。
（4） 加速補(bǔ)償?shù)奈⒎謺r(shí)間:在加速過(guò)程中為了補(bǔ)償慣性，將給定變化量的微分加到速度控制器的輸出中。
（5） 滑差增益:定義了電動(dòng)機(jī)滑差補(bǔ)償控制的滑差增益，100％表示*滑差補(bǔ)償、0％表示零滑差補(bǔ)償。

　　速度控制器的參數(shù)值能在電動(dòng)機(jī)辨識(shí)（與矢量控制的電動(dòng)機(jī)辨識(shí)相同）整定期間進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)然也可以手動(dòng)整定控制器的相關(guān)參數(shù)，或是讓變頻器單獨(dú)執(zhí)行一次速度控制器自動(dòng)整定運(yùn)行。要注意的是，較終速度控制器的控制效果取決于各個(gè)參數(shù)的綜合作用，因此電動(dòng)機(jī)帶載運(yùn)行進(jìn)行自整定才是較合適的，同時(shí)可以在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的三分之一作用進(jìn)行恒速度運(yùn)行。

6.3　dtc直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩控制性能

　　直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)對(duì)于轉(zhuǎn)矩的控制非常出色，即使不使用任何來(lái)自電動(dòng)機(jī)軸上的速度反饋，變頻器也能進(jìn)行**的轉(zhuǎn)矩控制。當(dāng)然，由于在無(wú)脈沖編碼器情況下的直接轉(zhuǎn)矩控制，在零頻附近運(yùn)行時(shí)，線性誤差和可重復(fù)性誤差可能會(huì)較大，對(duì)于需用在此頻段內(nèi)的負(fù)載，建議采用有脈沖編碼器的直接轉(zhuǎn)矩控制。表2顯示了在abb變頻器acs800使用直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)的典型轉(zhuǎn)矩控制性能指標(biāo)。

（b）dtc直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線
tn:電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 tref:設(shè)定轉(zhuǎn)矩 tact:實(shí)際轉(zhuǎn)矩


　　如圖13（b）為直接轉(zhuǎn)矩控制方式下的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線。

　　對(duì)于參數(shù)的設(shè)置，****在參數(shù)99.02選擇應(yīng)用程序宏設(shè)定為t－ctrl轉(zhuǎn)矩控制宏和參數(shù)99.04定義為dtc直接轉(zhuǎn)矩控制，然后在參數(shù)組24中可以對(duì)轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行設(shè)定，參數(shù)內(nèi)容包括:
（1）轉(zhuǎn)矩給定的斜坡上升時(shí)間:就是從零增加到電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的時(shí)間;
（2）轉(zhuǎn)矩給定的斜坡下降時(shí)間:就是從電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩下降到零的時(shí)間。
    轉(zhuǎn)矩控制宏一般應(yīng)用于需要控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，如嚙合輥控制、張力控制等。其默認(rèn)的接線方式是:轉(zhuǎn)矩給定值由模擬量輸入口以電流信號(hào)提供，0ma對(duì)應(yīng)0％、20ma對(duì)應(yīng)100％的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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