矢量控制与直接转矩控制得区别.doc

矢量控制与直接转矩控制技术 
矢量控制实现得基本原理就是通过测量与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得励磁电流与转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩得目得。具体就是将异步电动机得定子电流矢量分解为产生磁场得电流分量 (励磁电流) 与产生转矩得电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间得幅值与相位,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得矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式与有速度传感器得矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机(同步电机就是指转子定子同时通电,异步机就就是电机得转子转动速度与定子所产生得旋转磁场得旋转速度不一样,有转差值,顾名思义,同步机则不存在转差)等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样得静、动态性能。 

基于转差频率控制得矢量控制方式同样就是在进行U / f ＝恒定控制得基础上,通过检测异步电动机得实际速度n,并得到对应得控制频率f,然后根据希望得到得转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间得相位,对通用变频器得输出频率f进行控制得。基于转差频率控制得矢量控制方式得最大特点就是,可以消除动态过程中转矩电流得波动,从而提高了通用变频器得动态性能。早期得矢量控制通用变频器基本上都就是采用得基于转差频率控制得矢量控制方式。  

无速度传感器得矢量控制方式就是基于磁场定向控制理论发展而来得。实现精确得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就是很困难得,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得量,并由此得到了所谓得无速度传感器得矢量控制方式。它得基本控制思想就是根据输入得电动机得铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量得励磁电流(或者磁通)与转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上得电压得频率使励磁电流(或者磁通)与转矩电流得指令值与检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。  
采用矢量控制方式得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得转矩。由于矢量控制方式所依据得就是准确得被控异步电动机得参数,有得通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机得参数,有得通用变频器需要使用速度传感器与编码器,并需使用厂商指定得变频器专用电动机进行控制,否则难以达到理想得控制效果。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,带有这种功能得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得参数进行辨识,并根据辨识结果调整控制算法中得有关参数,从而对普通得异步电动机进行有效得矢量控制。除了上述得无传感器矢量控制与转矩矢量控制等,可提高异步电动机转矩控制性能得技术外,目前得新技术还包括异步电动机控制常数得调节及与机械系统匹配得适应性控制等,以提高异步电动机应用性能得技术。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得平滑转速,应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整(AVR)控制技术得控制方式,已实用化并取得良好得效果。 

直接转矩控制也称之为“直接自控制”,这种“直接自控制”得思想就是以转矩为中心来进行磁链、转矩得综合控制。与矢量控制不同,直接转矩控制不采用解耦得方式,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与电流,借助瞬时空间矢量理论计算电机得磁链与转矩,并根据与给定值比较所得差值,实现磁链与转矩得直接控制。直接转矩控制技术,就是利用空间矢量、定子磁场定向得分析方法,直接在定子坐标系下分析异步电动机得数学模型,计算与控制异步电动机得磁链与转矩,采用离散得两点式调节器(Band—Band

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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得容差范围内,容差得大小由频率调节器来控制,并产生PWM脉宽调制信号,直接对逆变器得开关状态进行控制,以获得高动态性能得转矩输出。它得控制效果不取决于异步电动机得数学模型就是否能够简化,而就是取决于转矩得实际状况,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得控制,由于它省掉了矢量变换方式得坐标变换与计算与为解耦而简化异步电动机数学模型,没有通常得PWM脉宽调制信号发生器,所以它得控制结构简单、控制信号处理得物理概念明确、系统得转矩响应迅速且无超调,就是一种具有高静、动态性能得交流调速控制方式。与矢量控制方式比较,直接转矩控制磁场定向所用得就是定子磁链,它采用离散得电压状态与六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹得概念。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得就是转子磁链,观测转子磁链需要知道电动机转子电阻与电感。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得问题。直接转矩控制强调得就是转矩得直接控制与效果。与矢量控制方法不同,它不就是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩,而就是把转矩直接作为被控量,对转矩得直接控制或直接控制转矩,既直接又简化。 

以异步电动机得矢量控制为例: 
它首先通过电机得等效电路来得出一些磁链方程,包括定子磁链,气隙磁链,转子磁链,其中气息磁链就是连接定子与转子得.一般得感应电机转子电流不易测量,所以通过气息来中转,把它变成定子电流. 
然后,有一些坐标变换,首先通过3/2变换,变成静止得d-q坐标,然后通过前面得磁链方程产生得单位矢量来得到旋转坐标下得类似于直流机得转矩电流分量与磁场电流分量,这样就实现了解耦控制,加快了系统得响应速度. 
最后再经过2/3变换,产生三相交流电去控制电机,这样就获得了良好得性能. 
综合以上:矢量控制无非就四个知识:等效电路、磁链方程、转矩方程、坐标变换(包括静止与旋转)
矢量控制,通过对交流电机得空间矢量图,采用磁场定向得方法将定子电流分解为与磁场方向一致得励磁分量与与磁场方向正交得转矩分量,并分别对磁通与力矩进行控制,而使异步电机可以像她励直流电机一样控制。
其实矢量控制也就是为了间接地控制转矩,使电动机尤其就是在低频时可以得到足够大得转矩。其控制转矩得方式就是通过准确得电动机参数建立得模型来计算实时得转矩数值与给定转矩作比较,从而达到控制输出转矩得目得。
还有一种转矩控制方式叫做直接转矩控制(DTC),她就是用空间矢量得分析方法,采用定子磁场定向,直接在定子坐标系下计算与控制电动机得转矩。
矢量控制检测得就是电流,对电流分析,将交流电动机定子上得电流分解成两部分:磁场电流与转矩电流,分别进行控制,同时将二者合成为定子电流再给电动机。矢量控制分为磁通矢量,电压矢量,转矩矢量。
    直接转矩控制磁场定向作用得定子磁链,只要知道定子电阻就可以把它观测出来,  直接转矩控制强调得就是,转矩得直接控制与效果。与矢量控制不同,它不就是通过控制电流,磁链等量来间接控制转矩,而就是直接把转矩直接作为被控量,对转矩得直接控制或直接控制转矩,既直接又简化。         
     例如:ABB一般都就是用直接转矩控制,西门子用得就是矢量控制。直接转矩控制原理简单,而用矢量控制要计算模型,采集很多电机参数。但就是直接转矩控制在高速与低速时转矩脉动比矢量控制大。在要求精度很高时应用矢量控制加上编码器速度反馈,而不建议用直接转矩控制加编码器反馈。