PWM逆变器供电异步电机传动的去耦直接控制

为了克服异步电机转矩不易精确控制的难点，人们发展了PWM逆变器供电异步电机驱动的矢量控制，尤其是能保证较高动态性能和静态性能的磁场定向控制（FOC）非常流行。FOC的基础是通过非线性坐标变换，将转矩和磁通去耦，用电流矢量的直轴分量和交轴分量来控制。最后借助于电流调节器求出基准定子电压矢量。该方法的缺点为：①对转子电阻的依赖性；②由于使用了电流控制回路和坐标轴的变换，计算量很大而且耽误时间。

       替代FOC的是定子磁通矢量控制（SFVC）。采用这种控制方法，基准定子电压矢量根据转矩和转子磁通基准来计算，用于直接控制定子磁通，SFVC方法具有无电流回路调节的特点，从而增加了转矩动态性。
因此，能获得比FOC更高的动态特性，但是，SFVC存在以下缺点：定子磁通分量需要应用一次从转子磁通坐标到定子坐标的非线性坐标变换；定子电压矢量的计算依赖于随温度变化的定子电阻，尤其是在低速时；为了获得所期望的基准电压值，必须对逆变器的死区时间进行补偿。
       为了减少由于坐标变换所需的计算。我们提出一种新的控制方法一一去耦直接控制（DDC），它通过一个去耦矩阵，不需要中间变换就可以直接控制定子磁通的时间积分和转矩。而且，还提出了一种基于P1控制器的DDC方法，该方法仅仅依赖于预测的定转子磁通而不直接依赖电机参数，这样，与其它控制方法相比，增加了其健全性。
       以下先回顾异步电机模型，然后提出各种控制方法，重点介绍所提出的DDC 3最后给出试验结果以及所研究方法之间的比较。
2异步电机模型式进行计算。
       这些基准电流就用于采用电流环的异步电机中3.2SFVC（定子磁通矢M控制）电流调节器。这样，定了+磁通分量就由（a、办）固定定子坐标系中的定子电矢量直接给出。为SFVC的控制框图。
       定子磁通矢量的控制是在（a、<0）定子坐标系中求得。因此，基准定子磁通分量和即转子磁通基准由弱磁环节给出，转矩基准由外部速度拽制环的调节器给出。根据转矩基准和磁通基准必在旋转转子磁通坐标系中，计算定子电流基准分量。定子电流立轴分Srtd由转子磁通幅值控制器这样计算得到的基准定子电压矢量就被用到采用PWM逆变器控制的电机中只要m确地估计定子电阻丨I、：降及人，就可以消除磁通误差u而a该控制方法对逆变器死区时间和由于电流测量引起的时间延迟（特在低速时）很敏感。另外，由于定子磁通控制需要在固定坐标系中完成，因离散误差引起的基准值与估算值之间的稳态误差随频率而增加，而使得它对机车速度也敏感，绐出，而定子电流交轴分1U、，则根据基准转矩用卜FOC和SFVC均需要进行非线性坐标变换，以获得控制算法。这增加所需的计算量，同时由于要估计变换角度，控制对电机参数的变化也非常敏感。在这方曲，2种控制方法均存在弱点。所以，最好的方法是肓接控制转矩和磁通而不进行仟何坐标变换。为此，提出r一种柠制方案，它所控制的量为转矩和定子磁通幅值的平方。
       DDC控制的量分别为转矩欠和定子磁通幅值的平稳态时，因为文=>"=，误差5兑均为心4.4实现DDC的实际考虑事项近为0，矩阵z>是不H逆的。fq这个难题可以通过下列方法来解决：在磁通高于给定值前，将选为一任意恒值否则矩阵Z就不可逆。当电机实际转矩低于命保持不变，那么，在常规冷却时可增大电机允许电流，相应地，亦可提高机车的牵引力。
       3-118A型牵引电动机动力过程和热过程的模拟表明，H级绝缘件允许电枢绕组工作温度上升20C（从106C升到126C），这时，牵引电动机持续电流可从720A提高到790A，而冷却空气消耗量保持不变。
电枢电流的增加，相应地可加大牵引电动机的转矩，并把计算牵引力提高10%，这也就相当于把列车重量标准提高了10%（在内燃机车安装改进型牵引电动机的运行情况下）。
       这样一来，更换牵引电动机电枢绕组绝缘就可延长其寿命周期，并提高其使用效率。假定所有机车都进行这种改造，那么一年的经济效益将达7.55亿布卢布。

       上述结果说明，用“电气绝缘”股份有限公司研制的H级新型绝缘替换33-118A牵引电动机电枢线圈现有绝缘是非常合理的。

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