(2) 改善低速性能的研究
传统的直接转矩控制系统中,定子磁链一般采用u-n模型计算定子的磁链,虽然它克服了u-i模型在低速时受定子电阻风影响比较大的缺点,但R0随温度变化的影响还是没有消除,运行的性能还会受它的影响,因此如何准确地检测R0的实时变化一直是改善系统低速性能的首要问题。近来人们设计了多种定子电阻观测器来解决这个问题。在一些文献里提到了一种基于模糊控制的定子电阻在线观测器[10]。该观测器把对定子电阻值影响比较大的三个因素定子电流、运动时间和转速作为输入量,以定子阻值的变化作为输出,设计了模糊观测器。定子电阻初值与变化值相加就是控制中的定子电阻。这种观测方法能比较准确地观测电阻的变化,低速性能有了比较好的改善。
(3) 电压矢量选择方式的改进
直接转矩控制通过定子磁链定向,直接对转矩进行控制,它省去了复杂的解藕过程,使得系统结构简单、控制方便。该方式在每个采样周期所选用的电压矢量,总是保证转矩在t时刻能最快地向着正确的方向变化。很显然,用这种方法选择电压矢量,虽然在各控制周期的开始时刻控制效果最佳,但是整个控制周期内的效果却未必最好。为了改善这种情况,减小转矩的脉动,一些研究者提出了一种新的电压矢量选择方法— 预期电压法:首先根据转矩偏差、磁链偏差和转速计算出一个能达到最佳控制的预期电压,然后用零电压型逆变器的6个工作电压中与之相邻的两个电压矢量来合成它,计算出各自的工作时间,然后用零电压补足采样周期。采用该类型的直接转矩控制系统,虽然因为预期的电压的计算和合成比较复杂,又要考虑磁链暂态和转矩暂态,致使控制周期有所增加,但是通过电压合成,每个周期内一般有两个非零电压和一个零电压以最佳的时间搭配、交替作用,从而相当于将控制频率增到了两倍或两倍以上,使控制更加准确,性能在整个周期内趋向最佳。
(4) 无速度传感器直接转矩控制
直接转矩控制本身不需要转速信息,但为了精确地控制转速,还是应该进行转速闭环。以往都是安装转速传感器进行速度反馈,这不仅增加了成本,而且降低了系统的稳定性。而在实际应用中,有些场合根本不能安装转速传感器,有时甚至找不到转速反馈的位置。因此,有必要进行转速辨识。
有人推导过一个简单的转速估算公式,仅需电流和定子电压就可计算转速。但这只适用于中高速以及系统动态速度性能要求不高的场合。MARS方法也被用于转速估算,但当转速很低时,MARS模型输出变为零,失去对速度的控制,此方法不再适用。另外一个方法是卡尔曼滤波,也是十分有用的工具。实验表明,转速估算值与实际值非常接近,既使在极低速情况下,估算误差仍很小,但随电机参数变化而变大,需要考虑温度对参数的影响,因此应用受到限制[11]。鉴于此,有学者提出了一种用于矢量控制的自适应速度辨识方案,它比以往的MRAS方法简单、稳定,获得了较宽的速度控制效果。
总之,直接转矩控制的发展得益于现代科学技术的进步。现代控制理论和智能控制理论(以模糊控制和人工神经网络为主)是人们改进DTC系统最主要的理论依据;高性能的数字处理器DSP(Digital Signal Processor)和众多新型的器件的出现,则为改进DTC系统提供了强大的物质基础。现在,人们对DTC系统的研究往往还是从改善系统某些性能出发,对所用的理论思想进行部分的改进。也就是说,整个领域的研究还基本停留在一个局部完善的水平上,而没有达到全面提高的层次。
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