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傳統(tǒng)的PWM逆變電路中,電力電子開關(guān)器件硬開關(guān)的工作方式,大的開關(guān)電壓電流應(yīng)力以及高的du/dt和di/dt限制了開關(guān)器件工作頻率的提高,而高頻化是電力電子主要發(fā)展趨勢之一,它能使變換器體積減小,重量減輕,成本下降,性能提高,特別當(dāng)開關(guān)頻率在18kHz以上時(shí),噪聲將已超過人類聽覺范圍,使無噪聲傳動(dòng)系統(tǒng)成為可能.
諧振軟開關(guān)PWM的基本思想是在常規(guī)PWM變換器拓?fù)涞幕A(chǔ)上,附加一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò),諧振網(wǎng)絡(luò)一般由諧振電感,諧振電容和功率開關(guān)組成.開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí),諧振網(wǎng)絡(luò)工作使電力電子器件在開關(guān)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)過程,諧振過程極短,基本不影響PWM技術(shù)的實(shí)現(xiàn).從而既保持了PWM技術(shù)的特點(diǎn),又實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù).但由于諧振網(wǎng)絡(luò)在電路中的存在必然會產(chǎn)生諧振損耗,并使電路受固有問題的影響,從而限制了該方法的應(yīng)用。
直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control——DTC),國外的原文有的也稱為Direct self-control——DSC,直譯為直接自控制,這種“直接自控制”的思想以轉(zhuǎn)矩為中心來進(jìn)行綜合控制,不僅控制轉(zhuǎn)矩,也用于磁鏈量的控制和磁鏈自控制。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的區(qū)別是,它不是通過控制電流、磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量控制,其實(shí)質(zhì)是用空間矢量的分析方法,以定子磁場定向方式,對定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制的。這種方法不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換,而是直接在電機(jī)定子坐標(biāo)上計(jì)算磁鏈的模和轉(zhuǎn)矩的大小,并通過磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接跟蹤實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)制和系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能。
直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control,DTC)變頻調(diào)速,是繼矢量控制技術(shù)之后又一新型的高效變頻調(diào)速技術(shù)。20 世紀(jì)80 年代中期,德國魯爾大學(xué)的M.Depenbrock教授和日本的I.Takabi教授分別提出了六邊形直接轉(zhuǎn)矩控制方案和圓形直接轉(zhuǎn)矩控制方案。1987 年,直接轉(zhuǎn)矩控制理論又被推廣到弱磁調(diào)速范圍。
直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)用空間矢量的分析方法,直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩,采用定子磁場定向,借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)(Band-Band)產(chǎn)生PWM 波信號,直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制,以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。它省去了復(fù)雜的矢量變換與電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡化處理,沒有通常的PWM 信號發(fā)生器。它的控制思想新穎,控制結(jié)構(gòu)簡單,控制手段直接,信號處理的物理概念明確。直接轉(zhuǎn)矩控制也具有明顯的缺點(diǎn)即:轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動(dòng)。針對其不足之處,現(xiàn)在的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相對于早期的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)有了很大的改進(jìn),主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
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