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无刷双馈电机的控制研究现状概述

排列3 www.jeimw.cn 无刷双馈电机的控制研究现状 无刷双馈电机是在普通的异步电机两台级联的基础上发展起来的,它可以实 现自启动、异步、同步和双馈等多种电动运行方式,又可以作为变速恒频发电机。 因此,用在异步电机、双馈电机和同步电机的许多控制理论和控制方法都应用在 无刷双馈电机的控制中,有标量控制,直接转矩控制,矢量控制和智能控制等。

1、标量控制:Zhou等最早在1993年对无刷双馈电机提出了一种标量控制算 法,该算法是对转速和功率侧的功率因数进行双闭环控制,方法是在开环控制 的基础上发展来的,算法较简单,只调节控制量的幅值和频率,对控制器的性能 要求不高,一些低价位的微处理器能达到控制要求。.该控制方案对电机功率因数 的提高和速度的稳定等静态性能有一定的帮助,但对电机的动态性能没有大的改 善,波动较大。文献[55—57]给出了标量控制下的小信号模型的定性分析,认为BDFG 的标量控制比开环的运行稳定性有较大提高,动态性能也有改善,适用于对动态 性能要求不高的场合。如图1.5所示,标量控制的逆变器一般是电流控制模式。 2、直接转矩控制(DTC):最初的无刷双馈电机直接转矩控制直接借鉴普通 异步电机的直接转矩控制方案,如图1.6所示,该方案将磁链和电磁转矩分别 进行滞环比较给定值与观测值,比较器的输出值送入电压矢量开关表,根据SVPWM 控制逆变器的开关状态。由于采用滞环控制,存在转矩脉动;且磁链不能直接测 量,磁链观测器存在积分饱和与零点漂移等固有问题。

文献[59]为了确定电压的 作用时问,增加了一个时间控制量来选择电压矢量表,延长了系统采样时间,降 低转矩脉动。文献[60—61]在传统直接转矩控制基础上,提出了模型参考白适应控制策略,使无刷双馈电机对电机参数及的负载变化具有鲁棒性,对电机的运行特性 有一定的改善。但增大了计算量,需要用更快速的处理器,增加了成本。文献[62—63] 分析了无刷双馈电机的数学模型,确定了无刷双馈电机的转矩、磁链与控制侧定 子电压之间关系,得到对电机控制的电压控制矩阵,并依此计算出非零电压矢量 的作用时间。文献[64—65]为了对传统的电压矢量开关表进行了优化,将转矩的预 测方法引入了直接转矩控制中,控制效果得到了改善。

总之无刷双馈电机的直接转矩控制是通过控制侧定子绕组的电压和电流对无 刷双馈电机的磁链和转矩实施控制,算法优点是系统结构简单,动静态性能都较 好,系统性能鲁棒性强。该算法缺点:依赖于电机的数学模型和所有的电机参数, 低速时死区效应会引起转矩脉动;逆变器的开关频率不固定且有较大的限制;为 较精确控制转矩,开关损耗较大;没有电流环,易引起磁场畸变,且需采取限流 措施。由于将坐标变换引入了改进的方法,使复杂性增加了,削弱了原有的控制 简单、快速的优点。

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