转子电阻变化对异步电机直接转矩控制影响的仿真分析

直接转矩控制是一种新型的交流电机控制方式。

它采用空间矢量的分析方法，将直接测得的电机电压、电流和转速值与电机电气参数值运算得到的电机转矩和定子磁链的观测值，与电机的给定值相比较，再通过给被控电机以不同的电压矢量保证电机工作在给定工况。这是一种高动态性能的控制方式。

转子电阻值是一个对电机温度较为敏感的量，在通用的交流电机控制策略(如转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制)中均用到该量，而该电阻值却不能通过常规的方法直接测得。对于转子电阻变化对交流电机的转差频率控制方式和矢量控制方式的影响，在许多文献中已有分析，但是转子电阻变化对交流电机直接转矩控制的影响尚无相关报道，因此对其进行仿真研究，有它的现实意义。

1仿真模型对交流电机的磁链进行观测运算，需借助电机的电气参数。与矢量控制方式不同的是，直接转矩控制是对电机的定子磁链进行观测。对电机定子磁链的观测主要有电压模型法和电流模型法。电压模型法公式为：式中： 7――AB(静止)轴系的A轴定子磁链――AB(静止)轴系的B轴定子磁链――AB(静止)轴系的A轴定子电压――AB(静止)轴系的B轴定子电压――AB(静止)轴系的A轴定子电流――AB(静止)轴系的B轴定子电流。

可见，电压模型法不依赖于电机的转子参数，因而转子电阻变化对电机磁链和转矩的观测值没有影响但该模型仅在电机转速较高时才比较准确，在低速区因电机的反电势没有建立而使磁链积分误差较大。对于电流模型法，其公式为：机车电传动式中： L――AB(静止)轴系的A轴转子磁链――AB(静止)轴系的B轴转子磁链――转子绕组时间常数――转子角速度――励磁电感。

电流模型适合于电机在低速运行时的观测。通过上式不难看出，该方法得到的定子磁链观测值受转子电阻R、励磁电感L和转子绕组时间常数T等变化的影响，电机转子电阻R又随电机的温升变化较大。

该数学模型是一个强耦合的微分方程，而且是一个动态过程，不易通过一般的数字推导得出结论。本文提出一种通过数学仿真对其进行分析的方法。

这里需要说明的是，对于电机的磁链模型，一般常将30额定转速作为切换点。当电机转速高于30额定转速时采用电压模型而低于30额定转速时则采用电流模型。因此，本文在仿真时采用电流模型磁链观测器。

由于本控制过程是一个动态过程，故本仿真采用坐标系中进行分析。

仿真用SIMU LINK结构图，如图1所示。