维普资讯 http://www.cqvip.com 电气传动 ２００８年 第３８卷 第９期 ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＤＲＩＶＥ ２００８ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．９ 一种改进异步电机直接转矩 控制系统性能的方法 郭嘉强，喻寿益 （中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙４１００８３） 摘要：针对异步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大，定子磁链内陷和电流畸变等问题，提出了一 些改进措施。针对Ｕ—Ｊ模型计算磁链时直流分量造成积分漂移问题，采用具有幅值补偿环节的改进积分器 算法取代纯积分环节克服积分漂移；针对传统的６区段电压矢量选择表中当定子磁链处于区段分界线附近控 制性能差和未能充分利用电压矢量等缺点，采用细分优化的１２区段选择电压矢量开关表来代替传统６区段 电压矢量表，构成一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法。仿真结果表明该方法可以明显改善磁链 轨迹和转矩脉动，提高了控制系统的性能。 关键词：直接转矩控制；１２区段开关表；改进积分器算法；转矩脉动 中图分类号：ＴＭ３４３ 文献标识码：Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｍｏｄｉｆｙ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ ＧＵ０ Ｊｉａ—ｑｉａｎｇ，ＹＵ Ｓｈｏｕ—ｙｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｂａｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅｓ，ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＴＣ ｏｆ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ａｔ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ．Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｏｖｅｒ— ｃｏｍｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ ｄｒｉｆｔ ｄｕｅｓ ｔｏ ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅ ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｕ—Ｊ ｍｏｄｅ１．Ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｉｘ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｌｅｃｔ ｔａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｃｌｉｎｅ ｗｈｅｎ ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ ｉｓ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｎｏｔ ａｌｌ ｕｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｉｎ ｅａｃｈ ｓｅｃｔｏｒ，ｔｈｅ ｔｗｅｌｖｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈ— ｏｄ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｌｅｃｔ ｔａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｔｗｅｌｖｅ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｌｅｃｔ ｔａｂｌｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｍａｒｋｅｄｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ ｌｉｎｋａｇｅ ａｎｄ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｅｒｆｏｒｍ— ａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｒｅｃｔ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＴＣ）；ｔｗｅｌｖｅ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｌｅｃｔ ｔａｂｌｅｓ；ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ 直接转矩控制（ＤＴＣ）至今已经得到了广泛 善，但低速时转矩脉动大和定子磁链内陷等问题 的应用 ］，它直接对转矩和磁链进行控制，具有转 还需要进一步研究。 矩响应快，对转子参数变化不敏感，控制系统结构 本文针对传统ＤＴＣ低速时，电动机反电动 简单等特点。但也存在一些缺点，比如低速时转 势存在直流分量，定子磁链的纯积分环节出现积 矩脉动大，逆变器开关频率不固定，电流谐波成分 分漂移的问题，采用带有幅值补偿的积分器算法 大。针对上述缺点｜１ ］，人们提出了注入抖动信 取代纯积分环节，有效地抑制了直流分量的积分 号 ］、基于空间矢量调制的无差拍控制 ］、最优开 漂移；在分析传统６区段电压选择表缺陷的基础 关时间 和转矩预测控制 等一些改进方法，虽 上，提出了细化的１２区段控制方式及其电压矢量 然这些方法对直接转矩控制性能都有不同程度改 选择表和实现方法。仿真实验结果表明该方法明 基金项目：国家技术研究发展计划资助项目（２００６ＡＡ０４２１８１） 作者简介：郭嘉强（１９８３一），男，硕士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｇｊｑ６６＠１２６．ｃｏｍ １８ 维普资讯 http://www.cqvip.com 郭嘉强，等：一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法 电气传动 ２００８年 第３８卷 第９期 显改善了低速时定子磁链内陷和大大减小了转矩 脉动，提高了整个控制系统的性能。 １ 异步电机直接转矩控制基本理论 异步电动机直接转矩控制的基本思想是保持 定子磁链幅值不变的前提下，控制电动机定子磁 链的运动方向和速度来改变定、转子磁链的夹角 大小，实现调节电磁转矩，达到电动机调速的目 Ｒ的。其基本原理是采用Ｂａｎｄ—Ｂａｎｄ控制直接控 制电动机的磁链和转矩，获得转矩和转速的快速 响应。采用开关表控制定子磁链沿近似圆形轨迹 ｔ 一＝二 运动的直接转矩控制的系统结构框图如图１所示。 包括电流坐标变换、逆变器数学模型、磁链模型、转 矩计算、区段辨别和电压矢量选择等单元模块。 Ｆｉｇ．１ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ 定子磁链计算模块采用Ｕ一 模型估计电动 机实际定子磁链，其表达式为 ［ ［ ㈩ ， 一￣／ ＋ （２） 式中： ， 分别为 ，卢轴定子磁链分量；Ｒ 为 定子电阻； 为定子磁链幅值。 在 一卢坐标系下电动机电磁转矩为 Ｔ 一昔 （ ｉ 一ｇ％ｉ ） （３） 式中： 为电磁转矩；７／＂。为电动机极对数。 ２ 改进的纯积分环节定子磁链模型 由式（１）和式（３）可知，要使整个控制系统具 有较好的性能，必须获得精确的磁链估计值。在 低速时电动机反电动势中存在直流分量，则式（１） 中的纯积分器会出现积分漂移，磁链幅值衰减严 重，相移较大，将造成较大的磁链估计误差。低通 图２具有幅值补偿环节改进的积分器算法框图 Ｆｉｇ．２ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ 由图２可知： １ ｃ 一 ｅ ｃ ＋ （４） 当磁链限幅环节工作在线形区域时，补偿值等于 积分输出值，， 一 可得： １ ｃ 一 ｅｍｆ；ｃ ＋ ｃ （５） 由式（５）得纯积分环节： １ （ 一÷Ｐ７７２厂 （ （６） 当磁链限幅环节工作在饱和区域时，即 Ｉ 茹Ｉ一， ≤Ｉ Ｉ可得： ’ ｃ 一 １ ｅ 厂 ｃ ＋ ’ ｃ （７） 如果纯直流信号ｅ ｃ ｃ㈦作为输入信号时， 输出为 １ （ ｃ）一 厂 （ ｃ）ｑ－ｇｒｏ（￣Ｌ （８） 式（８）说明了当纯直流信号作为输入时该改 进的积分算法不会产生直流偏移。 由上面分析可得，采用具有幅值补偿环节的 改进的积分算法取代纯积分环节，不但可以有效 地克服直流积分偏移和初始值的零点漂移，而且 有效地降低了积分算法对定子电阻变化的敏感 性，得到精确的磁链估计值，进而计算出精确的转 矩值和磁链位置角，使利用电压矢量选择开关表 来选择电压矢量时更加准确。 ］９ 维普资讯 http://www.cqvip.com 电气传动２００８年第３８卷第９期 郭嘉强，等：一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法 ３ ６区段电压矢量选择表缺陷分析 及其改进 传统的直接转矩６区段划分如图３所示，有 ６个工作电压矢量和２个零电压矢量。分为６个 区间，每个区间６Ｏ。， 为磁链位置角。控制定子 确计算。此外，一个区段内，定子电压对定子磁链 作用不是均衡的［１ ，将导致定子磁链轨迹在一个 区段内非均匀变化，在区段分界线附近特别明显。 Ｔ Ｄ Ｔ Ｄ Ｔ 这将导致磁链的轨迹不再近似圆形，将会引起定 ｙ ｙ ｙ ｙ 子电流的畸变，这种畸变必然会对系统的性能产 生不良的影响。此外电压矢量ｙ 和ｙ４由于在扇 磁链按逆时针方向旋转时，控制电压矢量表如表 １所示。 图３定子电压矢量选择分析 Ｆｉｇ．３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ 。 表１传统直接转矩控制电压矢量表 Ｔａｂ．１ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｉｘ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｌｅｃｔ ｔａｂｌｅｓ ９ ｒ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 表１中，Ｆ 表示增加磁链；ＦＤ表示减小磁 链；Ｔ 表示增加转矩；ＴＤ表示减少转矩。 由图３可知，在扇区①［一３Ｏ。，３Ｏ。］内，选择 定子电压矢量ｙ。将增加磁链和增加转矩。因电 压矢量ｙ。与一３Ｏ。区段分界线垂直，在［一３Ｏ．１。， 一３ ０。］区间内就为减小磁链和增加转矩。若 一３Ｏ。区段分界线附近磁链估计有一点误差，磁链 位置角 实际在扇区①内，可能误估计在扇区⑥ ［一９Ｏ。，一３Ｏ。］区间内。设磁链位置角在一３Ｏ。区 段分界线附近，若磁链位置角误估计在扇区⑥，而 实际的磁链位置角在扇区①内，此时选择电压矢 量ｙ。原本是要减小磁链，现在却增加磁链，使磁 链增大，从而造成磁链较大的脉动，其它区间分析 相同。因此采用６区段电压矢量选择表，在区段 分界线附近，对磁链的估计要求非常精确。考虑 定子电阻压降的影响，很难实现磁链位置角的精 ２Ｏ 区①内无法判断是增加转矩还是减小转矩而没用 ｙ ｙ ｙ ｙ 到，传统直接转矩控制的开关表每个扇区内只选 ｙ ｙ ｙ ｙ 择两个工作电压矢量，可以看出传统的电压矢量 选择开关表存在明显的缺陷。 针对上述缺陷，本文提出了１２区段磁链闭环 ｙ ｙ ｙ ｙ 直接转矩控制方法。将原来６个定子磁链扇区划 分为１２个定子磁链区间，每个区间３Ｏ。，并以［Ｏ。，ｙ ｙ ｙ ｙ ３Ｏ。］为第一扇区，如图４所示，在扇区ｓ ｚ内，电压 矢量ｙ 增加磁链的作用较大，减小转矩的作用较 小；ｙ 增加转矩和磁链的作用都较大；电压矢量 ｙ４减小磁链的作用较大，减小转矩的作用较小； 电压矢量ｙ 减小转矩和磁链的作用都较大，这样 在一个区段内可供选择的工作电压矢量增加了两 个，其它扇区内电压矢量工作情况类似。电动机 定子磁链仍采用两点式Ｂａｎｄ—Ｂａｎｄ控制，为了 进一步减小转矩脉动，电磁转矩在三点式转矩调 节器容差的基础上扩展一级容差，转矩开关信号 在“１”，“一１”和“０”基础上再增加“２”和“一２”，ｒ— Ｔ＝０表示不需要改变转矩，只需施加零电压矢量， ｒ—ＴＩ＝２表示需要增加的转矩较大，ｒ—ＴＳＩ一１ 表示需要增加的转矩较小，ｒ～ＴＤ ２表示需 要减小的转矩大，ｒ—ＴＳＤ一一１表示需要减小的 转矩较小，图４中，在第一扇区内，当 一ＴＩ，ｒ— ＴＳＩ时没有与其对应的电压矢量，本着转矩优先 的原则，将选择电压矢量ｙ ，其它扇区内采用同 样的方法。综上所述控制定子磁链按逆时针方向 旋转时，得到改进的定子电压矢量选择表２。 ／ 、、、、、 Ｖ －．ｖ：ｏ ，ｒｏ＼￣／ｖ，（ ／ 图４ １２区段定义图 Ｆｉｇ．４ Ｄｅｆｉｎｅ ｏｆ ｔｗｅｌｖｅ—ｓｅｃｔｉｏｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com 郭嘉强，等：一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法 电气传动 ２００８年 第３８卷第９期 表２ １２区段电压矢■选择开关表 Ｔａｂ．２ Ｔｗｅｌｖｅ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ－ｖｅｃｔｏｒ ｔａｂｌｅｓ ｒ Ｓｌ Ｓ２ Ｓ３ Ｓ４ Ｓ５ Ｓ６ Ｓ７ Ｓ８ Ｓ９￥１ｏ Ｓｌｌ Ｓｌｚ 』 』』 ｙ２ ｙ３ ｙ３ ｙ４ ｙ４ ｙ ５ ｙ ５ ｙ ６ ｙ６ ｙ１ ｙ１ ｙ２ ＦＪ ＴＳＩ ｙ２ ｙ２ ｙ３ ｙ３ ｙ４ ｙ４ ｙ５ ｙ５ ｙ６ ｙ６ ｙ１ ｙｌ ＦＪ ＴＳＤ ｙｌ ｙ１ ｙ２ ｙ２ ｙ３ ｙ３ ｙ４ ｙ４ ｙ５ ｙ５ ｙ６ ｙ６ ＦＪ ＴＤ ｙ６ ｙ１ ｙ１ ｙ２ ｙ２ ｙ３ ｙ３ ｙ４ ｙ４ ｙ５ ｙ５ ｙ６ ＦＤ ＴＪ ｙ３ ｙ４ ｙ４ ｙ５ ｙ５ ｙ６ ｙ６ ｙ１ ｙ１ ｙ２ ｙ２ ｙ３ ＦＤ ＴＳＩ ｙ４ ｙ４ ｙ５ ｙ５ ｙ６ ｙ６ ｙｌ ｙｌ ｙ２ ｙ２ ｙ３ ｙ３ ＦＤ ＴＳＤ ｙ７ ｙ５ Ｖｏ ｙ６ ｙ７ ｙｌ Ｖｏ ｙ２ ｙ７ ｙ３ Ｖｏ ｙ４ ＦＤ ＴＤ ｙ５ ｙ６ ｙ６ ｙ１ ｙ１ ｙ２ ｙ２ ｙ３ ｙ３ ｙ４ ｙ４ ｙ５ 从表２中可以看出，在空间［一３Ｏ。，３Ｏ。］内， 当需增加转矩和增加磁链时，选择的电压矢量Ｖ 或Ｖ。，在一３Ｏ。区段分界线附近磁链估计有一点 误差，磁链位置角 实际在扇区Ｓ 内误估计在扇 区Ｓ 。内，则可能选择电压矢量Ｖ ，减小了选择Ｖ。 作为增加磁链幅值和增加转矩的电压矢量的错误 概率，改善了６区段电压矢量选择表定子磁链位 置角处于区段分界线附近控制性能差的缺陷。在 原［一３Ｏ。，３Ｏ。］内还用到了６区段方法中没用到 的电压矢量Ｖ 和Ｖ ，改变了６区段方法中每个 扇区内有两个工作电压矢量没用到的现象，充分 利用了工作电压矢量。该１２区段方法还把转矩 误差ｒ细分为５段，细化了转矩容差从而较好地 改善了转矩脉动。 ４ 仿真结果 以３７ ｋＷ三相交流感应电动机为控制对象， 电机参数为：额定电压４２９ Ｖ，额定电流６５ Ａ，额 定功率３７ ｋＷ，额定频率４０ Ｈｚ，定子漏感０．７２３ ５ ｍＨ，转子漏感０．７５３ ３ｍＨ，互感２７．０７５８ｍＨ，定 子电阻０．０９２ １ Ｑ，转子电阻０．０７４ ９ Ｑ，转动惯量 Ｊ一０．６ Ｎ・ｍ。。利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿真 研究。 图５、图６分别为在相同条件下传统ＤＴＣ和 改进的ＤＴＣ电动机５０ ｒ／ｍｉｎ时定子磁链轨迹和 电流波形，从图５中可看出传统直接转矩控制定 子磁链的轨迹，由于定子电阻引起的压降造成的 磁链脉动较大，而改进的ＤＴＣ在低速时，由于采 用了低通滤波器，谐波明显减小，电流波形较好， 定子磁链的轨迹更接近圆形。图７、图８分别为 传统ＤＴＣ和改进的ＤＴＣ转速响应曲线和转矩 响应曲线。从波形可以看出，传统的６区段电压 矢量选择表有较大的转矩脉动和较慢的转速响 应，改进的ＤＴＣ把６区段细化为１２区段，细化了 转矩误差，转矩脉动由原来的９ 降为３．４ 。转 矩脉动大大减小。总之改进的ＤＴＣ有较快的转 速响应，较理想的磁链轨迹和电流波形，转矩脉动 明显减小。 磁链／Ｗｂ 磁链／Ｗｂ （ａ）传统的ＤＴｃ磁链轨迹 （ｂ）改进的ＤＴｃ磁链轨迹 图５两种控制方法的磁链轨迹 Ｆｉｇ．５ Ｆｌｕｘ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ 《 《 ．．∞．要擗 ｌＩ３２ １．３６ １．４ １．４４ １．４８ １．５ １．５２ １．５４ ｌＪ５６ １．５８ １．６ ｔ／ｓ （ａ）传统的ＤＴＣ电流波形 （ｂ）改进的ＤＴＣ电流波形 图６ 两种控制方法稳态时定子相电流ｉ 曲线 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ４ ｗｈｅｎ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｃｏｎｔｒｏ１ ｍｅｔｈｏｄｓ ∞．要擗 ｓ 珧 （ａ）传统的ＤＴｃ转速响应 （ｂ）改进的ＤＴＣ转速响应 图７ 两种控制方法空载启动转速响应曲线 Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓｐｅｅｄ—ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｗｈｅｎ ｎｏ ｌｏａｄ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ 争 争 量 量 ｔｌ弓 ｓ （ａ）传统的ＤＴＣ转矩波形 （ｂ）改进的ＤＴＣ转矩波形 图８两种方法突加负载时转矩响应曲线 Ｆｉｇ．８ Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｏｒｑｕｅ—ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｗｈｅｎ ｓｕｄｄｅｎｌｙ ｐｕｔ ｏｎ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ （下转第６Ｏ页） ２１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 电气传动 ２００８年 第３８卷 第９期 李伟，等：基于双滞环电流控制４桥臂静止无功发生器的研究 １００ 的补偿效果，并对低次谐波有一定的过滤作用，基 ６０ 本实现了一机多用，对于改善低压配电系统功率 因数、解决低次谐波污染问题有重要意义。 一６０ —１００ ｎ０２ ０．０３ ０．０４ ０．０５ ０．０６ 参考文献 图１１补偿后的三相电流波形 ［１］ Ｍａｈｅｓｈ Ｋ Ｍｉｓｈｒａ，Ａｖｉｎａｓｈ Ｊｏｓｈｉ，Ａｒｉｎｄａｍ Ｇｈｏｓｈ．Ｃｏｎ— Ｆｉｇ．１ １ Ｔｈｅ ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｅａｃｈ ｐｈａｓｅ ａｆｔｅｒ ｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｎｅｕｔｒａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｌｏａｄ Ｃｌａｍｐｅｄ Ｓｈｕｎｔ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｗｉｎｔｅｒ Ｍｅｅｔｉｎｇ，ＵＳＡ，２００１，２５（５）：１３２—１３７． ５ 结论 Ｅ２］ 周林，秦梅，易强，等．三相４线制并联有源电力滤波器［Ｊ］． 重庆大学学报，２０００，２３（６）：９５—９９． 本文将电压空间矢量的双滞环电流控制方法 ［３］ Ｐｅｎｇ Ｆａｎｇ—Ｚｈｅｎｇ，Ｌａｉ Ｊｉｈ—Ｓｈｅｎｇ．Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅ— 用于４桥臂无功发生器，并根据４桥臂无功发生 ＯＵＳ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ Ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ 器的数学模型进行了论证。证明结果显示，这种 ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅ— 做法可以对 ０三维空间中的１６种电压空间矢 ｍｅｎｔ，１９９６，４５（１）：２９３—２９７． ［４］ 曾江，勤华，倪以信，等．基于最优电压矢量的有源滤波器 量进行有效的选择，提高了直流侧电压的利用率 电流控制新方法口］．电力系统自动化，２０００，２４（６）：２５— 和控制精度。Ｍａｔｌａｂ的仿真结果也表明采用该 ３１． 方法的４桥臂静止无功发生器在三相负载不对称 和存在非线性负载的情况下，对无功功率有较好 硬丽百两 丽 丽 修改稿日期：２００８－０４－１２ （上接第２１页） Ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ Ｆｌｕｘ Ｒｉｐｐｌｅ ｉｎ ＤＴＣ Ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏ— ５ 结论 ｔｏｒｓ［Ｃ］ｆｆ ＩＥＥＥ ＩＥＣＯＮ，１９９７ ｔ５５２—５５６． ［３］Ｃａｓａｄｅｉ Ｄ，Ｐｒｏｆｕｍｏ Ｆ，Ｓｅｒｒａ Ｇ，ｅｔ ａ１．ＦＯＣ ａｎｄ ＤＴＣ： 本文针对低速时电机反电势中存在直流分量 Ｔｗｏ Ｖｉａｂｌｅ Ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒｓ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ 造成纯积分环节积分器漂移问题，采用具有幅值 口］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００２，１７（５）：７７９— 补偿环节改进的积分器算法，得到精确的磁链估 ７８７． 计值，进而计算出精确的转矩值和磁链位置角，使 ［４］Ｓｈｙｕ Ｋｕｏ—Ｋａｉ，Ｓｈａｎｇ Ｌｉ—Ｊｅｎ，Ｃｈｅｎ Ｈｗａｎｇ—Ｚｈｉ，ｅｔ ａ１．Ｆｌｕｘ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ 利用电压矢量选择开关表来选择电压矢量时更加 Ｄｒｉｖｅｓ ｆｏｒ Ｌｏｗ Ｓｐｅｅｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｄ．Ｅ— 准确，同时显著抑制了定子磁链内陷，定子磁链轨 ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４，１９（６）：５４５—５５３． 迹更加趋近圆形，定子电流谐波明显减小；针对６ ［５］孙笑辉，张曾科，韩曾晋．基于直接转矩控制的感应电动机 转矩脉动最小化方法研究口］．中国电机工程学报，２００２，２２ 区段的电压选择表存在的缺陷，提出了１２区段电 （８）：１０９—１１２． 压矢量选择表，在一个区段内增加了可供选择的 ［６］李永东．交流电机的数字控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出 工作电压矢量的数目，细分了转矩容差的分级，增 版社，２００２． 加了转矩滞环控制器级数，明显减小了转矩脉动。 ［７］ Ｋａｎｇ Ｊ Ｋ，Ｓｕｌ Ｓ Ｋ．Ｎｅｗ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｉｎｄｕｃ— ｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ ｆｏｒ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｒｉｐｐｌｅ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔａｎｔ 利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对传统直接转矩控制和改 Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｄ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， 进的方法进行了转速、转矩、磁链、电流的控制性 １９９９，３５（４）：１０７６—１０８２． 能的仿真试验。仿真结果表明，采用本文提出的 ［８］王焕钢，徐文立，梨坚，等．一种新型的感应电动机直接转矩 控制口］．中国电机工程学报，２００４，２４（１）：１０７—１１１． 改进方法，改善了异步电机直接转矩控制系统的 ［９］袁登科，陶生桂．一种感应电机直接转矩控制系统性能改善 性能，取得了明显效果。 方案口］．中国电机工程学报，２００５，２５（８）：１５１—１５５． ［１０］廖晓钟，邵立伟．直接转矩控制的１２区段控制方法［Ｊ］．中 参考文献 国电机工程学报，２００６，２６（６）：１６７—１７２． ［１１］廖晓钟，马克明，周乐芳．一种细分空间的ＰＷＭ波形实时 ［１］ Ｂｕｊａ Ｇ，Ｃａｓａｄｅｉ Ｄ，Ｓｅｒｒａ Ｇ．ＤＴＣ—ｂａｓｅｄ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｉｎ— 生成方法口］．电气传动，２００４，３４（３）：１３—１５． ｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｓ［ｃ］∥ＩＥＥＥ ＩＥＣＯＮ，１９９７：１５０６— １５１６． 硬丽百两 丽 丽 ［２］ Ｃａｓａｄｅｉ Ｄ，Ｓｅｒｒａ Ｇ，Ｔａｎｉ Ａ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ 修改稿日期：２００８－０３－Ｉ９ ６０
