滑模控制在感应电机直接转矩控制中的应用研究
邱爱兵,陈三宝
(武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430063)
摘 要:为减少稳态转矩脉动,将滑模变结构控制方法应用于感应电机直接转矩控制。滑模控制可以根据磁链和转矩误差实际大小调节逆变器直流母线电压,并结合转矩预测控制合理的调节电压矢量的作用时间,从而有效地减少转矩脉动。仿真实验证明:即使电机运行在低速范围内,仍然能减少转矩脉动。
关键词:感应电机;直接转矩;滑模控制;转矩预测
中图分类号:TM346; 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2006)02-0032-03
感应电动机直接转矩控制(DTC)具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性好等优点,但它却是建立在单一矢量、转矩和磁链滞环的Bang-Bang控制基础上的控制方法,不可避免地会造成转矩脉动,低速运转时尤为明显。针对该问题,人们已提出一些解决方法,例如:通过双并联逆变器生成多个非零电压矢量[1]、转矩预测控制法[2]、模糊控制优化开关选择表[3]、注入高频抖动提高开关频率[4]等等。近年来,滑模控制(SMC)也引入到直接转矩控制中[5],其鲁棒性可很好地克服参数的不确定性而带来的影响。本文将结合滑模控制与转矩预测控制来减少转矩脉动,实验结果表明:在低速运行时,该方案仍能得到很好的转矩控制性能。
1 异步电动机模型
异步电动机在α-β静止坐标系下的数学模型可描述为[6]:
电流调节采用电流滞环控制时,定子a相电流波形如图3所示。
显然,采用滑模变结构控制后,电流波形光滑,减少了电流跟踪误差,消除了电流滞环控制法难以消除电流谐波,同时对一定范围内时变参数的影响具有鲁棒性,使系统获得了更好的性能。
4 结束语
定子电流调节器采用滑模控制后,试验仿真证明:在不产生“颤抖”问题的同时,采用滑模控制具有更好的电流跟踪能力,算法简单,软硬件价格低,比较容易实现。
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