我的介绍。 |
| 近年来,感应电动机的直接转矩控制(DTC)策略(IM)工业变速驱动器已被广泛应用于应用程序。介绍了1980年代中期,第一DTC策略涉及到一个简单的控制方案,使人们有可能快速实时实现。自那时以来,一些调查进行了为了提高原来的DTC策略的性能。主要聚焦特性是不受控制的逆变器的开关频率和高转矩脉动产生的磁通和转矩滞环控制器的使用。目前,超过二十年的调查后,至今已提出了几个DTC策略。这些可以在四大类分类:1)策略考虑变量滞后带控制器;2)策略与空间矢量调制(SVM)的控制开关频率的3)使用预测控制策略。计划一个n d 4)战略建立在智能控制方法。然而,获得了性能与重要的四个主要类别:1)策略考虑变量滞后带控制器;2)策略与空间矢量调制(SVM)的控制开关频率的3)使用预测控制策略。 Schemes a n d 4) strategies built around intelligent control approaches. Nevertheless, the gained performance is allied to significant increase of implementation schemes. Commonly, the voltage source inverter (VSI) feeding IM under DTC is the sixswitch three-phase inverter (SSTPI). This said, some applications such as electric and hybrid propulsion systems should be as reliable as possible. Within this requirement, the reconfiguration of the SSTPI into a four-switch three phase inverter (FSTPI), in case of a switch/leg failure, is currently given an increasing attention. A DTC strategy dedicated to FSTPI-fed IM drives has been proposed. In spite of its simplicity, this strategy is penalized by the low dynamic and the high ripple of the torque. These drawbacks are due to the application of unbalanced voltage vectors to control flux and torque with a subdivision of the Clarke plane limited to four sectors. Recently, an attempt to discard the previously described disadvantages has been proposed in where a DTC scheme using a 16-sector vector selection table has been implemented. Nevertheless, it has been noted that the drive performance remains relatively low due to the increase of the CPU time which is linked to the complexity of the involved vector selection table. In order to achieve a constant switching frequency and to decrease the torque ripple, many DTC schemes based on SVM, using the FSTPI as a VSI, dedicated to control induction and permanent-magnet synchronous motors have been reported in the literature. These strategies offer high performance in terms of torque ripple reduction allied to the control of the inverter switching losses. However, these performances are compromised by the complexity of their implementation schemes. This paper proposes a new DTC strategy dedicated to FSTPI fed IM drives. It is based on the emulation of the SSTPI operation thanks to the synthesis of an appropriate vector selection table, which is addressed by hysteresis controllers. The resulting simplicity of the implementation scheme makes the strategy very attractive in many applications, such as the automotive one. |
二世。DTC FSTPI-FED IM的驱动器 |
| 背景 |
| 答:DTC基础 |
| DTC策略允许直接控制电机的变量通过一个适当的选择逆变器的控制信号, |
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| 为了满足要求定子磁通和转矩是否需要增加,减少,或维护。实现这些决策根据的输出cφ滞后控制器和角位移θs定子磁通矢量Fs的克拉克(aß)飞机。Fs的动态是由定子电压方程表示静止的参考系,如下 |
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| Vs,在哪里,和rs定子电压矢量,电流矢量,分别和阻力。忽略定子电阻的电压降rsIs,并考虑到电压向量在每个采样周期是恒定的Ts,定子磁通矢量的变化成比例的电压矢量。保持定子磁通不变,电磁转矩的变化Tem取决于外加电压矢量的方向,这样: |
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| F s r转子磁通矢量被称为定子,d是定子和转子之间的角移通量,Np是极对的数字,和ls, lr,和M是定子自身电感,转子selfinductance,分别和互感。DTC策略的实现方案致力于FSTPI-fed IM,图1所示。 |
| 1)FSTPI SSTPI逆变器是重新配置。这样的重新配置是由增加了前三个双向可控硅和三个快速融合 |
| 2)三级滞后控制器在转矩循环由两级滞后控制器代替。将在第三节中,这种替换是出于这一事实没有零电压向量参与拟议的DTC方案。 |
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| b .内在FSTPI的电压矢量 |
| 见图1。两个电机的三个阶段中连接到FSTPI腿,而第三个是连接到直流母线电压的中间点。 |
| 让我们假设美国的四个绝缘栅双极晶体管(igbt) FSTPI是用二进制变量S1 S4,二进制“1”对应一个状态和二进制“0”表示一个状态。表达的IM定子电压的状态(S1和S2)上igbt,如下: |
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| 四个州的组合上igbt的特点是四个活跃电压向量(V1 V4)我nαβ平面,在表我。 |
| 图2显示了四个活跃的电压向量代表αβ平面。这些向量有不平衡的振幅和转移的角度π/ 2,向量V1和V3 |
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| c . FSTPI-Fed IM的基本DTC的局限性 |
| 美联储的基本DTC IM FSTPI基于细分的aß平面分为四个部门四个活跃的限制电压向量图2所示。相对应的向量选择表的基本策略是在表二世。占对称的四个部门,以下转矩和磁通变化的分析,将有限的部门我,考虑两种情况: |
| 1)最初的定子磁通矢量Fs1被V2; |
| 2)初始定子磁通矢量Fs1被V3。方程(1)可以改写如下: |
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| Vi(1 =我= 4)在哪里产生的电压矢量FSTPI显示不同的(5)相量图,考虑这两种情况下前面提到的四个场景选择向量选择表。一个可以注意以下言论处理转矩动态。 |
| 1)电压向量V1或V3的应用会导致较低的转矩动态如果: |
| )Fs1接近向量V1和V2由于低振幅V3(参见图3 (a1)和(a3)]; |
| b) Fs1接近向量V3由于低角移通量向量(参见图3 (b1)和(b3)]。要指出的是,转矩命令控制组合的ct (cf = 1, ct = + 1)对应部门二世和(cf = + 1, ct = + 1)对应部门我不能通过向量的应用V1和V3,分别。 |
| 2)电压向量V2或V4的应用会导致较低的转矩动态如果Fs1接近向量V2由于 |
| 低角变化的通量向量(参见图3 (a2)和(a4)]。人能注意到控制组合(cf = + 1, ct = + 1)对应部门IV和(cf = - 1, ct = + 1)对应部门我可以与应用程序无法实现电压向量的V2和V4,分别。 |
| 3)电压向量V2或V4的应用导致了高扭矩动态如果Fs1附近向量V3(参见图3 (b2)和(b4)]。关于通量动态,一个人可以注意以下。 |
| 1)高通量变化导致过冲或跌进通量外磁滞带: |
| )电压向量的应用V1或V3如果Fs1接近向量V3(参见图3 (b1)和(b3)]; |
| b)的应用电压向量V2或V4如果Fs1接近向量V2(参见图3 (a2)和(a4)]。 |
| 2)通量命令cf不实现的应用: |
| 第四)V1部门对应控制组合(cf = + 1, ct = - 1)所示 |
| b)向量V2部门我对应控制组合(cf = + 1, ct = - 1)见图。 |
| c)向量V3部门我对应控制组合(cf = + 1, ct = + 1)见图; |
| 向量V4第二部门对应控制组合(cf = + 1, ct = + 1)说明。从之前的分析,可以清楚地注意到基本 |
| DTC策略呈现不同的局限性。这些可以根除考虑介绍了DTC |
| d)将在以下部分开发的策略。 |
三世。提出了DTC策略 |
| a . FSTPI拟议的方法生成平衡电压的DTC策略是基于FSTPI SSTPI操作的仿真。这是通过六个平衡电压向量的一代使用FSTPI的四个内在的。生成的向量具有相同的振幅和角SSTPI的转变。基本上,主动电压向量Vk、1 k≤≤6,产生了由SSTPI有振幅Vk等于_23 Vdc,直流电压的直流母线电压。相同的值的直流电压,电压向量Vi, 1≤≤4, FSTPI生成的,现在不平衡振幅Vi,这样: |
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| 因此,一个双重的应用电压V1 FSTPI(分别V3),导致电压矢量的生成V11(分别V33),如图4所示。是指出,V11和V33是相同的两个向量之间的六SSTPI生成的。 |
| 现在,让我们叫Vij产生的电压向量的连续电压向量Vi和Vj, 1≤≤4和1≤≤4。至于两个连续的电压向量之间的角度变化=π/ 2,向量的振幅Vij Vij可以表示如下: |
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| 应用生成的平衡电压向量?要回答这个问题,采用以下方法。 |
| 1)V1的应用程序(V3)分别在两个连续的采样周期2 ts允许代V11(分别V33) |
| 连续两个电压向量的应用六世和Vj连续两个取样时期导致了说明前面描述的控制场景中提供了图6。合成其余领域的扩展导致向量选择表中给出表四。输入(cf、ct和θs)向量的选择表应该保持在2 ts收益率实现向量选择表中提供的表诉是指出内在和复合电压向量都是参与部门III, IV, VI,虽然行业二和V,只有复合电压向量应用。因此,可以看出二世和行业的切换频率的增加V,对其余的部门。 |
四、仿真软件模型 |
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诉的结论 |
| 本文处理一个新的DTC策略,致力于FSTPI美联储IM驱动器。拟议的DTC策略是基于传统SSTPI仿真的操作。之所以取得这样的成绩,得益于合适的组合的四个不平衡电压向量FSTPI产生的本质,导致合成的六个平衡电压向量SSTPI产生。这种方法一直采用向量选择表的设计是解决滞后控制器,考虑细分的克拉克平面分成六个部门。基于仿真的IM稳态特性的调查揭示了高性能的介绍了DTC策略。这些表演的主题一个实验验证对之间的对比产生了b T y一个k h s h i n d T h e b s i c d T c s T r e T e g i s致力于SSTPI和FSTPI,分别 |
引用 |
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