【正文】 。 DSP。 本文從異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型出發(fā)，根據(jù)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制原理中電壓矢量的選擇方法，推導(dǎo)了一個(gè)優(yōu)化的電壓矢量選擇表。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 目 錄 一、設(shè)計(jì)正文 ????????????????????? （ 1） 二、附錄 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ???????????????????? （ 38） 2. 設(shè)計(jì)中期檢查報(bào)告 ? ???????????????? （ 40） 3. 指導(dǎo)教師指導(dǎo)記錄表 ???????????????? （ 41） 4. 設(shè)計(jì)結(jié)題報(bào)告 ??????????????????? （ 42） 5. 成績(jī)?cè)u(píng)定及答辯評(píng)議 ???????????????? （ 44） 6. 設(shè)計(jì)答辯過(guò)程記錄 ????????????????? （ 46） I 感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 :1985 年德國(guó)學(xué)者 Depenbrock 提出了異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control)變頻 調(diào)速思想，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)作為繼矢量控制之后出現(xiàn)的一種新型的現(xiàn)代交流電機(jī)控制技術(shù)，以其控制簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)日益受到更多的關(guān)注。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的 任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。無(wú)速度傳感器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使得它成為目前電機(jī)控制研究熱點(diǎn)之一。利用該電壓矢量表，直接根據(jù)定子磁鏈的 ??、 軸分量，結(jié)合當(dāng)前的磁鏈位置查表得到磁鏈電壓，再根據(jù)轉(zhuǎn)矩誤差信號(hào)得出當(dāng)前的電壓矢量，對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)?PWM信號(hào)，使電機(jī)的磁鏈沿近似六邊形軌跡運(yùn)動(dòng)的同時(shí)獲得高動(dòng)態(tài)特性的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。 voltage vector selection table III 目 錄 1 緒 論 ...................................................................................................................... 1 概述 ............................................................................................................... 1 交流異步電機(jī) 的控制策略分類 ................................................................... 1 2 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和電壓空間矢量 ..................................................................... 3 異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ............................................................................... 3 電壓空間矢量 ............................................................................................. 10 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................................................................... 12 主電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 12 控制回路設(shè)計(jì) ............................................................................................. 17 DSP 控制板 ........................................................................................... 17 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 22 直接轉(zhuǎn)矩控制的原理 ................................................................................. 23 定子磁鏈觀測(cè)器 ................................................................................... 24 磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制 ............................................................................... 26 磁鏈位置的判斷 ................................................................................... 28 電壓矢量選擇表 ................................................................................... 29 主程序設(shè)計(jì) ................................................................................................. 31 子程序設(shè)計(jì) ................................................................................................. 31 5 結(jié) 論 ....................................................................................................................... 34 致 謝 ........................................................................................................................ 35 [參考文獻(xiàn) ].................................................................................................................. 36 1 1 緒 論 概述 現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)以電機(jī)為控制對(duì)象、微處理器為控制核心、電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)以達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速或位置的目的 [1]。 交流異步電機(jī)的控制策略分類 (1) V/F 控制 當(dāng)前異步電機(jī)調(diào)速總體控制方案中， V/F 控制方式是最早實(shí)現(xiàn)的調(diào)速方式。異步電動(dòng)機(jī)存在轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷力矩變化而變動(dòng) ，即使目前有些變頻器具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能及轉(zhuǎn)矩提升功能，也難以實(shí)現(xiàn) %的精度，所以采用這種 V/F 控制的通用變頻器異步電機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速適用于一般要求不高的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械。矢量控制變頻器可以分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)和 控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測(cè)實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速，大大提高了電機(jī)控制靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩作為直接控制對(duì)象，通過(guò)控制定子磁場(chǎng)向量控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 (4) 智能控制 在經(jīng)典和各種近代的控制理論基礎(chǔ)之上提出的控制策略都有一個(gè)共同點(diǎn)即控制算法都依賴于電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，但當(dāng)模型受到參數(shù)變化和擾動(dòng)作用影響時(shí)，如何進(jìn)行有效的控制，使系統(tǒng)仍能保持優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能，便是人們需要研究的一個(gè)大課題。 2 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和電壓空間矢量 異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和直流電動(dòng)機(jī)相比有著根本的的區(qū)別。 在異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，一般采用的數(shù)學(xué)模型都是基于理想的電機(jī)模型。 、渦流及鐵芯損耗均忽略不計(jì)。由于定轉(zhuǎn)子折算 后 繞 組 匝 數(shù) 相 等 ， 認(rèn) 為 m1= 2mLL，則：定子三相繞組的自感A A 1 1L L L L LB B C C m? ? ? ?；轉(zhuǎn)子三相繞組的自感 a a 2 2bb cc mL L L L L? ? ? ?；（ 2）非對(duì)角線元素為定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組之間的互感和定轉(zhuǎn)子繞組之間的互感。sr。這就是異步電機(jī)控制非線性的根源所在。 011220srsrd i d Lu R i L id t dLLTTrT n i i n ie p pL?????? ? ? ???????? ????? ????? ?? ??? ?????? 213 由式 (213)可知異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，本質(zhì)上因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是高階、非線性、多變量和強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，我們希望通過(guò)坐標(biāo)變換使之簡(jiǎn)化。由此物理模型，可推導(dǎo)得到任意速度旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下異步電機(jī)的狀態(tài)方程為： 電壓方程式 (214): q1d1q22U R i p psd s sd sd sU R i p psq s sq sq sU R i p prd r rd rd rU R i p prq r rq rq rd? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?????? ???? ????????———— 214 磁鏈方程式 (215)： L i L isd s sd m rdL i L isq s sq m rqL i L ird r rd m sdL i L irq r rd m sq????????????? ???? ???? 215 電磁轉(zhuǎn)矩方程式 (216)： ()dT n i ie p sq s sd sq??? — 216 機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程式 (217) JdTTeL n dtp??? 217 9 將式（ 215）代入（ 214）式中，得： + k k m+k k m= + k r k r +k r k r rR L p L L p LUis s s msd sdL R L p L L psq sqs s s mL p L R L p Lrd rdm m r r mrq rqL L p L R L pm m r r????? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???—（ ） （ ）（ ） （ ） 218 式中 =k p?? d、 q系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度 當(dāng) =k1??時(shí)為同步旋轉(zhuǎn) d、 q系統(tǒng)；當(dāng) =0k? 時(shí)為定子靜止坐標(biāo)系統(tǒng)。 BCSS、 表示法與 AS 相似。利用電壓逆變器的開關(guān)特點(diǎn)，正確地選擇電壓空間矢量不斷切換電壓狀態(tài)，使定子磁鏈逼近圓形，并通過(guò)零電壓矢量的穿插調(diào)節(jié)來(lái)改變轉(zhuǎn)差頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩同時(shí)按 11 要求快速變化 [10]。 T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7 AP C 機(jī)故障檢測(cè)與保護(hù)驅(qū) 動(dòng)電 路P W M輸 出電 流 測(cè) 量 電 壓 測(cè) 量M 圖 6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 主電路的設(shè)計(jì) 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主電路采用交一直一交電壓型變頻器結(jié)構(gòu)，由整流電路、限流電路、濾波電路、能耗制動(dòng)電路和逆變電路這幾個(gè)