異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制-全文預(yù)覽
【正文】 空間矢量，目的在于區(qū)別轉(zhuǎn)矩電壓，作用在于增大定子磁鏈幅值。圖中各個(gè)單元器件名稱(chēng)為： AMM—異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型； UCT—坐標(biāo)變換單元； DMC—磁鏈自控制單元； AZS—零狀態(tài)選擇單元； AMC—轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元； ATR—轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器； UT—逆變器。（3）迅速減小轉(zhuǎn)矩：施加有效反向電壓空間矢量，定子磁鏈會(huì)進(jìn)行反方向旋轉(zhuǎn)，磁通角迅速減小，使得轉(zhuǎn)矩也迅速減小。 電壓空間矢量對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小跟定、傳子磁鏈的幅值和磁通角有關(guān)。插入零矢量后，定子磁鏈靜止，由于零矢量的插入，使得旋轉(zhuǎn)速度變慢，在這期間保持電壓空間矢量作用時(shí)間不變，定子磁鏈幅值不變，電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)恒磁通調(diào)速，即實(shí)現(xiàn)了恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。如下圖根據(jù)磁鏈空間矢量與電壓空間矢量的關(guān)系圖可得出：（1）忽略定子電阻的影響，可得到定子磁鏈頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方向平行于電壓空間矢量的指向的方向。此外模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，角速度的測(cè)量誤差對(duì)模型影響很大，故需要精密的測(cè)量角速度。 2. 模型 模型是利用定子電流與轉(zhuǎn)速來(lái)確定定子磁鏈。故模型在30%額定轉(zhuǎn)速以上時(shí)，能夠非常準(zhǔn)確的確定定子磁鏈，并且仍要注意溫度對(duì)電阻的影響。下面分別對(duì)這三種模型進(jìn)行分析。對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是011—001—101—100—110—010。對(duì)三相定子繞組相電壓，進(jìn)行PARK矢量變換，得到合成量。 表21 逆變器的8種開(kāi)關(guān)狀態(tài)狀態(tài)01234567000100010110001101011111對(duì)應(yīng)于逆變器的8種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，對(duì)外部負(fù)載來(lái)說(shuō)，逆變器輸出7種不同的電壓狀態(tài)。由于與a、與、與之間互為反向，即一個(gè)接通，另一個(gè)關(guān)斷，所以三組開(kāi)關(guān)共有23=8種可能開(kāi)關(guān)方式組合。該效電路等效電路是在正交定子坐標(biāo)系上描述異步電動(dòng)機(jī)的，下圖為異步電動(dòng)機(jī)空間矢量等電效電路。由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感是定、轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的函數(shù)，使得交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為一組非線性的微分方程式。= （22）式中；、—各相定子、轉(zhuǎn)子自感，電磁矩陣中其他元素為定子、轉(zhuǎn)子或定轉(zhuǎn)子見(jiàn)的互感。其省掉了復(fù)雜的矢量變換運(yùn)算與電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化處理過(guò)程，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手段直接，信號(hào)處理的物理概念明確，是一種具有較高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速技術(shù)。通過(guò)改變控制系統(tǒng)中直接影響電動(dòng)機(jī)性能的轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)器和磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，通過(guò)仿真得到仿真圖，對(duì)仿真進(jìn)行分析，驗(yàn)證直接轉(zhuǎn)矩控制方法的有效性和可靠性。因此實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的直接轉(zhuǎn)矩控制的交流調(diào)速系統(tǒng)具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和世紀(jì)意義。（3）直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)形成PWM脈沖是以產(chǎn)生圓形氣隙磁場(chǎng)為目的，通過(guò)優(yōu)選主回路中電壓型逆變器開(kāi)關(guān)切換時(shí)間，使磁場(chǎng)近似圓形，使電機(jī)的諧波損耗、溫升、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和噪聲降低。 （1）控制系統(tǒng)的的性能基本上不受電機(jī)參數(shù)的影響，但是定子電阻在不同頻率時(shí)的變化需要考慮。采用軟件開(kāi)關(guān)式逆變器，其開(kāi)關(guān)頻率可以達(dá)到幾十個(gè)千Hz，它著眼于超大功率傳動(dòng)問(wèn)題。這是一種磁鏈的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)比較實(shí)時(shí)計(jì)算所得的實(shí)際磁鏈幅值與給定值相比較，并同時(shí)考慮此時(shí)磁鏈所處的位置來(lái)選擇電壓矢量及持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀1985年，在實(shí)現(xiàn)磁鏈的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)直接轉(zhuǎn)矩的控制。繼矢量控制后直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的運(yùn)用，可獲得更大的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩和極快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用使得變頻裝置的性能的到優(yōu)化，適用于各類(lèi)交流調(diào)速系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代以后，由于生產(chǎn)發(fā)展需要，交流調(diào)速的到發(fā)展。但是，由于直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)存在機(jī)械換向和電刷，使得直流調(diào)速的發(fā)展受到一定的限制。是用電量最多的電氣設(shè)備。本文介紹了異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理和系統(tǒng)的基本構(gòu)成，利用MATLAB/SIMULINK工具，構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型。它省去了復(fù)雜的矢量變化、克服了矢量控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴(lài)性特點(diǎn)，響應(yīng)快、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。關(guān)鍵詞：異步電機(jī)，直接轉(zhuǎn)矩控制，磁鏈，仿真ABSTRACTThe Direct Torque Control(DTC)following the Vector Control is a new type and highperformance technology. Compare with Vector Control Which has plicated coordinate transformation and strong dependency of parameters, the DTC technique of induction motors is known to have a simple control structure,fast torque responses and easy to implement.The basic principle and structure of DTC have been intoduced. Using Matlab/Simulink build the DTC simulation system modle. Using the method of Park vector. The signal of PWM is bulit by dint of the discrete bandband adjustment in order to control optimally the state of the switches of inverter and get dynamic and static response of the optimal system. Controling the motor by changing the parameters of flux chain hysteresis regulartor and torque hydteresis regular to achieve and analysing the chart by simulating to confirmation the validity and reliability of DTC.Keywords: Asynchronous Motor， Direct Torque Control， Flux link， Simulation 44目 錄摘 要 iABSTRACT ii1緒論 1 1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 2 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀 2 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 3 論文工作內(nèi)容 42直接轉(zhuǎn)矩控制機(jī)理分析 5 概述 5 異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型 5 異步電動(dòng)機(jī)理想數(shù)學(xué)方程 5 7 逆變器的輸出電壓狀態(tài)及電壓空間矢量 8 逆變器輸出電壓狀態(tài) 8 電壓空間矢量 9 10 電壓空間矢量對(duì)電動(dòng)機(jī)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響 12 電壓空間矢量對(duì)定子磁鏈影響 12 電壓空間矢量對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響 13 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器原理 14 磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器 16 轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)器 163 直接轉(zhuǎn)矩控制的SIMULINK仿真 18 MATLAB/SIMULINK介紹 18 仿真模型搭建及參數(shù)設(shè)置 21 仿真結(jié)果及分析 24 改變磁鏈滯環(huán)容差 2
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