ACS800变频器的DTC控制方式

1.ACS800变频器

图4-7所示的ACS800变频器是ABB低压变频器中采用DTC方式的拳头产品。它分为单传动和多传动两种类型。

单传动ACS800变频器的功率范围为0.55～2800kW，特别适合于工业过程控制领域，例如纸浆与造纸、金属、采矿、水泥、电力、化工、石油与天然气等。单传动的配置是将一个整流桥、直流连接回路和一个逆变单元包含于一个交流传动单元中。

单传动是完整的交流传动，无需任何附件的柜体或机壳就可以安装。单传动可以壁挂式安装、落地式安装或柜体式安装。

多传动ACS800变频器的功率范围为1.5～5600kW。多传动是工业传动产品的一个类型，由连接到公共直流母线的工业传动模块构成。公共直流母线为传动模块提供直流电压。直流电压由一套装置中唯一的整流单元提供。整流单元有从简单的二极管整流单元到复杂的有源IGBT整流单元的多种选择。

图4-7 ACS800变频器

2.DTC基本概念

直接转矩控制也称“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。与矢量控制不同的是，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，而是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差值，实现磁链和转矩的直接控制。(www.xing528.com)

根据定子磁链幅值偏差ΔΨ_s的正负号和电磁转矩偏差ΔT_e的正负号，再依据当前定子磁链矢量Ψ_s所在的位置，直接选取合适的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。

直接转矩控制系统的原理结构如图4-8所示，图中AΨR，ATR分别为定子磁链调节器和转矩调节器，两者均采用带有滞环的双位式控制器，它们的输出分别为定子磁链幅值偏差ΔΨ_s的符号函数Sgn（ΔΨ_s）和电磁转矩偏差ΔT_e符号函数Sgn（ΔT_e），定子磁链给定Ψ_s*与实际转速ω有关，在额定转速以下，Ψ_s^*保持恒定，在额定转速以上，Ψ_s^*随着ω的增加而减小。P/N为给定转矩极性鉴别器，当期望的电磁转矩为正时，P/N=1，当期望的电磁转矩为负时，P/N=0。对于不同的电磁转矩期望值，同样符号函数Sgn（ΔT_e）的控制效果不同的。

图4-8 直接转矩控制系统原理结构图

当期望的电磁转矩为正，即P/N=1时，若电磁转矩偏差ΔT_e=T_e^*-T_e>0，其符号函数Sgn（ΔT_e）=1，应使定子磁场正向旋转，使实际转矩T_e增大；若电磁转矩偏差ΔT_e=T_e*-T_e<0，Sgn（ΔT_e）=0，一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩减小。当期望的电磁转矩为负，即P/N=0时，若电磁转矩偏差ΔT_e=T_e^*-T_e＜0，其符号函数Sgn（ΔT_e）=0应使定子磁场反向旋转，使实际电磁转矩T_e反向增大；若电磁转矩偏差ΔT_e=T_e^*-T_e＞0，Sgn（ΔT_e）=1，一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩反向减小。

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。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40，000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。

图4-9 ACS850变频器