新式电机的直接转动力矩扼制方案

摘要：  新式电机的直接转动力矩扼制方案，通过不同转速及转矩控制下电机转速变化的仿真研究

控制系统设计与仿真根据前面的推导分析，由式(12)可知，如果能估算出Te和K2，那么控制绕组的给定电压就可以算出来，由此可以简单地得出其直接转矩控制。反馈量Xr及Hr可以通过位置译码器得到，v和i可以通过高速A/D转换后送给微处理器。这样就由Xr、Hr、v和i可以得到当前的 Te(n)和K2，在此基础上，根据式(4)，由控制器的开关周期Ts就能估算出Te(n+1)，并为控制矩阵提供相关参数。由K2和K2

通过PI调节器可得到K2。由Xr、Xr、Te(n)、Te(n+1)及相关参数可得Te。经过由式(12)所反映的控制矩阵的变换及dq轴坐标系到abc坐标系的变换，再通过变频器对控制绕组进行控制，就能实现对无刷电机的直接转矩控制。

无刷双馈电机的直接转矩控制图是对一台额定功率为4kW，3/1极对数的无刷双馈电机的仿真曲线图。(a)是在电机启动后，在电机的控制频率为 -16.7Hz(频率的正负与相序有关)的转矩)转速仿真曲线，从该曲线可以看出，电机的转速与fm=(fp-fc)/(Pp+Pc)<2> 表达式基本一致，在控制频率为-50Pc/PpHz下，无刷双馈电机有类似2PP极感应电机的转矩)转速特性，这也说明无刷电机虽有同步电机的特性，但是 其控制策略应与同步电机有所不同;(b)为电机在空载情况下，给定速度从700800r/min的瞬态变化图，从图可以看出电机在约0.4s时间速度就可 以稳定，相比标量控制下15s的动态响应时间<3>，说明直接转矩控制下BDFM系统能够很好地动态响应;(c)是负载转矩从0变到 8Nm(约为额定转矩的25%)情况下的转速动态变化过程，可以看出在约0.6s时间内电机能重新回到希望的稳定状态。

无刷双馈电机的仿真曲线图3结语通过不同转速及转矩控制下电机转速变化的仿真研究，证明了本文提出的计算方法和计算模型是正确的;动态控制频率-16.7Hz下的仿真试验，揭示了在控制频率为-50Pc/PpHz下，无刷双馈电机1有 类似2Pp极感应电机的转矩)转速特性;电机在给定速度或转矩变化的情况下，能快速反映，动态速度快，说明该种控制方法有一定优点。所有仿真结果说明，按 常规定子绕组布置方法设计的这种电机有大量的谐波;由于BDFM的转矩和磁链跟可控的控制绕组和不可控的功率绕组都有关，在没有计算转矩和磁链的确定值的 基础上，用来产生转矩和磁链的电压矢量是不能明确获得的，传统的基于转矩和磁链偏差的控制方法是无效的，对该类电机的控制方法的研究及控制器的开发还任重 道远，将来的工作需要对控制，由于转速颤动，转子中除了有sf1频率分量以外，还会产生3sf1的频率分量，其幅值将随断条数目的增加而增加，因此可以通过检测转子电流中3sf1分量来检测断条，但对于笼型转子得到转子电流信号比较困难，因而采用检测轴磁通的方法。

对于一个在电磁结构上完全对称的理想电机而言是不存在轴向磁通的，但一个实际的电机由于制造、加工、运行等多方面的原因，其电磁结构不可能完全对称，这 样便有了轴磁通。轴磁通中会出现定、转子上包含的所有谐波分量，并且会在套在轴上的线圈中感应出电压。这样通过检测轴磁通信号中的三倍滑差频率分量的幅 值，可以检测出断条故障及其严重程度，轴磁通信号的测量很是方便。

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