ABB变频器的DTC方式基本概念

    直接转矩控制也称为“直接自控制”，这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制的。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，它简单地通过检测电动机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得的差值，实现磁链和转矩的直接控制。    直接转矩控制技术利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（Band-Band控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内。容差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化，即不需要模仿直流电动机的控制。由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的PWM脉宽调制信号发生器，所以它的控制结构简单，控制信号处理的物理概念明确，系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。    与矢量控制方式比较，直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。只要知道定子电阻就可以把它观测出来。而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩的，而是把转矩直接作为被控量，对转矩进行直接控制，既直接又简化。    直接转矩控制对交流传动来说是一个优秀的电动机控制方法，它可以对所有交流电动机的核心变量进行直接控制。它开发出交流传动前所未有的能力并给所有的应用提供了益处。在DTC中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。高速数字信号处理器与先进的电动机软件模型相结合使电动机的状态每秒钟被更新40000次。由于电动机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味着传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应。在DTC中不需要对电压、频率分别控制的PWM调制器。    目前应用直接转矩控制DTC技术的主要是ABB公司的ACS800等系列变频器，因此这里主要介绍ACS800变频器的参数设置。    参数99. 04为电动机控制模式选择，可以选择“0”表示DTC直接转矩控制方式和“1”表示SCALAR标量控制。标量控制即本节所叙述的V/f控制方式，为了描述上的统一，这里也称为V/f控制方式。    在大部分ACS800的使用场合选择DTC直接转矩控制方式，而V/f控制方式则适合于不能使用直接转矩控制的一些特殊场合，在下述情况下推荐使用V/f控制方式。   (1)用在电动机数可变和多台电动机的场合，如负载不是由两台电动机均衡负担的，电动机功率不同；    (2)当电动机的额定电流小于ACS800变频器额定输出电流的六分之一时；    (3)变频器无电动机连接，用于测试目的时；    (4)变频器驱动变压器负载时，即变频器的输出侧接升压或降压变压器，而变压器后再接电动机的；    (5)在电动机进行识别之后准备更换电动机的。    直接转矩控制需基于在电动机启动期间所建立的精确电动机模型。在首次启动电动机时，变频器会自动进行电动机励磁识别，期间，电动机在零速时励磁数秒以建立电动机模型，这种识别方法适用于大多数应用场合。在要求严格的应用场合，还要执行一次单独的识别运行。