直接轉(zhuǎn)矩控制研究現(xiàn)狀與前景
張春梅，爾桂花
(清華大學(xué)，北京 100084)
摘要：介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀，就幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了討論，并分析了其今后的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)矩控制；交流調(diào)速；前景
中圖分類號：tm301,2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)06-0025-04
1概 述
交流電機(jī)高性能傳動的關(guān)鍵在于動態(tài)力短控制。1985年，德國魯爾大學(xué)depenbrock教授提出異步機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制法(dtc)，它不需要解耦電機(jī)數(shù)學(xué)模型，強(qiáng)調(diào)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，在很大程度上克服了矢量控制計(jì)算復(fù)雜和易受參數(shù)變化影響的特點(diǎn)，成為交流調(diào)速控制理論第二次質(zhì)的飛躍。
10多年來，直接轉(zhuǎn)矩控制不斷得到完善和發(fā)展，特別是隨著各種智能控制理論的引入，又涌現(xiàn)了許多基于模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，控制性能得到了進(jìn)一步的改善和提高。本文分別就直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中出現(xiàn)的幾個關(guān)鍵問題及其研究狀況作一簡述。
2 改善低速性能的進(jìn)展
傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中，定子磁鏈一般采用u-i模型
當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在中、高速時，若忽略定子電阻rs，控制結(jié)果仍具有很高的精度；但速度愈低，定子電壓降落于定子電阻上的分量會愈來愈大。此時，若忽略r。或認(rèn)為它是常數(shù)，磁鏈幅角、幅值與真實(shí)值偏差會越來越大，這是因?yàn)榇沛湹墓浪銥殚_環(huán)積分型，一旦有誤差，則無法衰減，只能依次疊加，就會嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。因此，如何準(zhǔn)確檢測r。的宴時變化一直是改善系統(tǒng)低速性能的首要問題。
2.1模糊定子電阻估計(jì)
文獻(xiàn)[1]采用模糊控制和pi控制分別對定子電阻進(jìn)行觀測。模糊定子電阻估計(jì)用定子電流的誤差e(k)及其誤差的差分△e (k)作為輸入：
 矩和磁鏈給定得到的釘子電流給定值，i（k）是定子電流實(shí)際值。  分別是定子電流在靜止坐標(biāo)系下，d、q軸的分量。
輸出取為定子電阻的變化值rs分別對輸入變量e(k)、△e（k）和輸出變量△r。定義了5個模糊子集{nl，ns，ze，ps，pl}。通過模糊決策得到定子電阻的變化值與觀測器的輸出相加即得到控制用的定子電阻值  pi定子電阻估計(jì)器用定子電流的誤差△作為輸入，定子電阻變化作為輸出。兩種方法都能估計(jì)定子電阻的變化。兩種方法比較，前者效果好，后者簡單。 造成感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行電阻rs變化的直接原因是運(yùn)行時繞組的溫庋變化。由于定子線圈電阻r。與溫度ts有確定的關(guān)系，可以以此進(jìn)行定子電阻估計(jì)。一般r與t的關(guān)系可表示為：
如能準(zhǔn)確檢測定子電阻的溫度，定子電阻就可以根據(jù)式(1)準(zhǔn)確估計(jì)。但是在無速度傳感器控制系統(tǒng)中，加溫度傳感器是不可行的。文獻(xiàn)[2]以定子電流j。和頻率作為模糊估計(jì)器的輸入，來估計(jì)定子電阻溫度的變化。輸出信號經(jīng)過一個具有近似熱時間常數(shù)的低通濾波器來決定瞬時溫度值。定子溫度可以由估計(jì)器的輸出加上溫度的初值得到定子電阻的溫度，經(jīng)過計(jì)算進(jìn)而得到定子電阻值。這種估計(jì)器在動態(tài)和靜態(tài)都取得了很好的估計(jì)效果。
文獻(xiàn)[3]用繞組端部某點(diǎn)的瞬態(tài)溫度7t及其時間變化率作為模糊定子電阻估計(jì)器的輸入量，定子電阻r。的變化率作為輸出。觀測出的定子電阻值與工業(yè)實(shí)驗(yàn)所測結(jié)果誤差在百分之5以內(nèi)。
2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定子電阻估計(jì)
用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)定子電阻已經(jīng)有文獻(xiàn)報(bào)道，文獻(xiàn)[4]給出一種新的3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定子電阻觀測器。它只有2個輸入，分別是電流偏差及其差分輸出取為定于電阻的變化值，采用2-2-1、2-3 -1、2-5-1結(jié)構(gòu)均可估計(jì)定子電阻值。實(shí)現(xiàn)起來簡單，訓(xùn)練起來很方便，可以直接在線學(xué)習(xí)。采用2 |
