感應(yīng)電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制中電壓狀態(tài)選擇
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電機(jī)運行時，電流若為對稱正弦波，則磁鏈軌跡為圓形，這時電機(jī)工作特性最理想。采用傳統(tǒng)狀態(tài)選擇表實現(xiàn)逆變器電壓狀態(tài)選擇，其磁鏈仿真結(jié)果如圖3所示，可以看出傳統(tǒng)狀態(tài)選擇策略的不足，電機(jī)電流和磁鏈的變形嚴(yán)重，增加了電機(jī)的電流諧波分量、噪聲和轉(zhuǎn)矩脈通過分析我
們發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在于當(dāng)定子磁鏈從一個區(qū)段進(jìn)入另一個時（例如從1區(qū)進(jìn)入2區(qū)），缺少能有效改變磁鏈幅值的電壓矢量 [4]。圖2有助于我們理解這種情況，外圓為給定磁鏈的上限，內(nèi)圓為下限。在區(qū)段2為了增大磁鏈，增大轉(zhuǎn)矩，按照表1應(yīng)選擇U3，但U3的方向與圓在AB之間的切線方向基本一致，其徑向分量近似為0，對磁鏈幅值的影響較弱，磁鏈幅值變化緩慢，磁鏈軌跡變形較大，電流也發(fā)生畸變。圖3-b中磁通在某些點低于給定的下限，原因在于定子電阻壓降的影響。若選擇零矢量則
本文提出了一種區(qū)段細(xì)分方法，并不增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，卻較好的解決磁鏈幅值降低的問題。這種方法的主導(dǎo)思想就是當(dāng)區(qū)段發(fā)生變化時，選擇一可以有效改變磁鏈的電壓狀態(tài)。分析圖2（設(shè)電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)）我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁鏈位于2區(qū)段的不同位置時，相同的電壓狀態(tài)對電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響是不同的。從A到B，U2的徑向分量逐漸增大，增強(qiáng)磁鏈的能力逐漸增強(qiáng)，而切向分量逐漸減小，增強(qiáng)轉(zhuǎn)矩的能力逐漸減小到零（B點）；從B到C徑向分量逐漸減小，增強(qiáng)磁鏈的能力逐漸減小，但仍然很強(qiáng)，切向分量從0逐漸增大，且與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，可以使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩逐漸減?。粡腁到C，U3的徑向分量逐漸增大，增大磁鏈的能力逐漸增強(qiáng)，切向分量減小，增大轉(zhuǎn)矩的能力逐漸減弱，但仍然能較大地增大轉(zhuǎn)矩。
通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)雖然AB、BC在同一個區(qū)段內(nèi)，但電壓的控制效果不同，應(yīng)該分別對待。在其它區(qū)段結(jié)論因此一致?？梢娫谕粋€區(qū)段選擇不同的電壓，可以有效地改善電機(jī)的運行狀態(tài)，為此我們改進(jìn)了狀態(tài)選擇表，提出了一種區(qū)段細(xì)分原則，如表2。
表中“上”為進(jìn)入K區(qū)段后0o-30o區(qū)域，“下”為進(jìn)入K區(qū)段后30o-60o區(qū)域，其它含義如表1。以這種策略選擇電壓狀態(tài)，克服了傳統(tǒng)的方法存在的電壓無效區(qū)域，減小了磁鏈的諧波和畸變，具有較好的控制效果，實現(xiàn)起來也非常簡單。
4 仿真結(jié)果
電機(jī)模型是控制系統(tǒng)重要的組成部分，本文采用α-β坐標(biāo)系下的電動機(jī)模型：
仿真環(huán)境為matlab下的simulink，圖3是采用傳統(tǒng)選擇表的磁鏈仿真結(jié)果，圖4是采用新的選擇表后的仿真結(jié)果。我們把圖3和圖4進(jìn)行比較，就會清楚的看出磁鏈幅值下降的問題得到了較好的解決，磁鏈軌跡近似圓。從圖5和圖6中可以看出新方法在電流方面的改善作用，定子電流近似正弦，諧波分量明顯減小。
5 結(jié)論
本文在分析傳統(tǒng)狀態(tài)選擇表的基礎(chǔ)上，提出了一種區(qū)段細(xì)分策略，可以有效地降低直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中磁鏈和電流的諧波分量，提高電機(jī)運行性能，通過仿真證明了其有效性。在這種方法中，變頻器的開關(guān)頻率與傳統(tǒng)狀態(tài)選擇一樣仍是變化的、較高的，這對系統(tǒng)的采樣時間和逆變器提出了較高的要求，這一點還需加以改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
1．李夙，異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制，機(jī)械工業(yè)出版社
2．陳伯時，電力拖動自動化控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社
3．I.Takahashi and T.Noguchi，A new quick- response and high-efficiency control strategy of an induction motor，IEEE Trans.Ind.Applicat.1986
4．CG Mei，Direct Torque Control of Induction Motor-Variable Switching Sectors，IEEE 1999 International Conference on Power Electronics and Drive System
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