【正文】 確辨識(shí)和偏差補(bǔ) 償，是直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)需要探討的問題。但是，根據(jù)開關(guān)頻率和微機(jī)運(yùn)行速度選擇開關(guān)狀態(tài)需要很大技巧。但是如何解決實(shí)時(shí)性是個(gè)問題，高速 DSP 價(jià)格昂貴，普通單片機(jī)運(yùn)行較慢 ，如何找到一個(gè)折中的方法是需要考慮的問題。 論文在第一章闡述了電機(jī)調(diào)速和直接轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展與現(xiàn)狀 ， 第二章對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制 技術(shù)的 基本原理 進(jìn)行分析 ，第三章對(duì) MATLAB/SIMULINK 仿真軟件做基本介 紹，建立仿真模型并對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，第四章對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)。 異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型 異步電動(dòng)機(jī)理想數(shù)學(xué)方程 為了能夠便于分析異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，建立出理想電機(jī)模型，必須對(duì)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù) 進(jìn)行一些假設(shè)： （ 1） 氣隙均勻； （ 2） 磁路線性 （ 3） 定子，轉(zhuǎn)子三相繞組對(duì)稱，有效導(dǎo)體沿氣隙空間作正弦分布 。 由 能量守恒定律推出電磁轉(zhuǎn)矩。為了解除定、轉(zhuǎn)子間這種非線性的耦合關(guān)系需要對(duì)其進(jìn)行變量的坐標(biāo)變換，建立 ??? 參考坐標(biāo)系內(nèi)的異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型。 sRsu rRs ?Lrirjw ?uψ? rψ?uiL 圖 2 1 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 空 間 矢 量 等 效 電 路 圖中各量定義如下： su — 定子電壓空間矢量； ui — 定子電流空間矢量； ri — 轉(zhuǎn)子電流空間矢量； u? — 定子磁鏈空間矢量； r? — 轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量； ? — 電角速度（機(jī)械角速度和極對(duì)數(shù)的積）。 EE aS bSbS cScSa b cdu+aS圖 2 2 逆 變 器 等 效 電 路 規(guī)定 a、 b、 c 三相負(fù)載的某一相與“ +”極接通時(shí)，該相開關(guān)狀態(tài)為“ 1” 。這 7 種不同的電壓狀態(tài)可分成兩類：一類是 6種工作電壓狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)于開關(guān)狀態(tài) “ 1” 至 “ 6” 分別稱為逆變器的電壓狀態(tài) “ 1”至 “ 6” ；另一類是零電壓狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)于零開關(guān)狀態(tài) “ 7” 和 “ 8” ，由于對(duì)外來說，輸出的電壓都為零 ， 因此統(tǒng)稱為逆變器的零電壓狀態(tài) （詳見表 22） 。 ??tus = ? ?343232 ?? jcjba eueuu ?? （ 210） ??tus 代表著三相電磁量在空間的位置，故稱之為空間矢量。其所對(duì)應(yīng)空間電壓矢量狀態(tài)為 1su — 2su — 3su — 4su — 5su — 6su ，零電壓矢量 7位于正六邊形中心。 1. iu? 模型 用定子 電壓和定子電流來確定定子磁鏈的方法叫 iu? 模型發(fā)。在定子頻率接近零時(shí)，這種方法也不適用，原因在于用作定子電壓和定子電阻壓降之間的差值消失，以致 只有誤差被積分。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在 30%額定轉(zhuǎn)速以下時(shí)， 磁鏈只能根據(jù)轉(zhuǎn)速來正確計(jì)算，這時(shí)利用 ni? 模型計(jì)算磁鏈?zhǔn)欠浅：线m的。 3. nu? 模型 nu? 模型綜合了 iu? 模型和 ni? 模型的特點(diǎn) ，是一個(gè)在全速范圍內(nèi)都適用的磁鏈模型，其由定子電壓和轉(zhuǎn)速來獲得定子磁鏈。 （ 2）在適當(dāng)時(shí)給出定子電壓空間矢量 654321 ssssss uuuuuu ????? ，可得到定子磁鏈運(yùn)行的軌跡為 654321 SSSSSS ????? ，形成正六邊形。 （ 2）恒功率調(diào)速： 通過改變電壓空間矢量的作用時(shí)間，達(dá)到改變定子磁鏈旋轉(zhuǎn)速度的目的。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，為了充分利用鐵心，保持定子磁鏈幅值不變，轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值是根據(jù)負(fù)載決定，故在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，可以通過改變磁通角的大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制，其控制方法為通過控制電壓空間矢量來對(duì)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，改變了定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而改變了磁通角的大小 ，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。 通過控制工作狀態(tài)的電壓空間矢量和零狀態(tài)電壓空間矢量的交替出現(xiàn)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)定子磁鏈旋轉(zhuǎn)的速度的改變，通過這樣的瞬態(tài)調(diào)節(jié)可獲得高性能的轉(zhuǎn)矩特性。 由圖可知，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)工作原理為：通過 AMM計(jì)算得到定子磁鏈，并分解到 ??, 坐標(biāo)軸，然后經(jīng)過 UCT進(jìn)行坐標(biāo)變換，通過將計(jì)算得到的磁鏈值與 DMC給定的磁鏈值進(jìn)行比較，得到磁鏈開關(guān)信號(hào)， 通過 AMC計(jì)算得到轉(zhuǎn)矩值，根據(jù) 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 ATR的輸出量決定是否插入零狀態(tài)，確定電河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 壓開關(guān)狀態(tài)，對(duì)逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制，使其產(chǎn)生六邊形磁鏈。對(duì)磁鏈電壓的選擇主要有兩種：一種是與磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡成 600角的電壓空間矢量；另一種是成 1200角的電壓空間矢量。為了實(shí)現(xiàn)這一效果，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器必須有以下兩個(gè)功能：一是用轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式 調(diào)節(jié)器直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩；二是在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，能夠控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)方向，以加強(qiáng)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 ??fTgTm??QTm??m?10T?圖 2 7 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 節(jié) 器 原 理 圖 當(dāng)fT下降到調(diào)節(jié)器容差下限 m?? ，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)QT狀態(tài)為 ” 1” 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 3 直接轉(zhuǎn)矩控 制的 SIMULINK仿真 MATLAB/SIMULINK 介紹 MATLAB (Matrix Laboratory)為美國 Mathworks公司 1983年首次推出的一 套 高性能的數(shù)值分析和計(jì)算軟件，其功能不斷擴(kuò)充，版本不斷升級(jí)，1992年推出劃時(shí)代的 ， 1993年推出了可以配合 Microsoft Windous使用的微機(jī)版， 95年 ， 97年 ， 99年 ， 內(nèi)容都有長足的進(jìn)展，其幫助信息采用超文本格式和 PDF格式，可以方便的瀏覽。 SIMULINK可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 19 部分具有不同的采樣速率。 電氣系統(tǒng)模塊以 SIMULINK為運(yùn)算環(huán)境，涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動(dòng)和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型。它由以下 6個(gè)子模塊庫組成 ： （ 1） 電源模塊庫：包括直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電 壓 源和可控電流源等 ； （ 2） 基本元件模塊庫：包括串聯(lián) RCL負(fù)載 /支路、并 聯(lián) RCL負(fù)載 /支路、線性變壓器、飽和變壓器、互感、斷路器、 N相分布參數(shù)線路和浪涌放電等； （ 3） 電力電子模塊庫：包括二極管、晶閘管、 GTO、 MOSFET、 IGBT和理想開關(guān)等 ； （ 4） 電機(jī)模塊庫：包括勵(lì)磁裝置、水輪機(jī)及其調(diào)節(jié)器、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)及其簡化模型和永磁同步電動(dòng)機(jī)等； （ 5） 連接模塊庫：包括地、中性點(diǎn)和母線（公共點(diǎn)） ； （ 6） 測量模塊庫：包括電流和電壓測量。歐拉法盡管速度快但不夠精確。精度要求不高時(shí) ，用最簡單的預(yù)估 — 校正 法 —— 采用歐拉法 “ 頸估 ” ，梯形法 “ 校正 ” 。 （ 4） 龍格庫塔法（ Runge— Kutta）：龍格一庫塔法是仿真中應(yīng)用最廣泛 的方法。但比梯形法要快 ，而且與其它方法比較，其誤差比歐拉法高三個(gè)數(shù) 量級(jí)， 比預(yù)估一校正法高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，是自啟動(dòng)的。 （ 6） 圖靳汀法（ Tustin）：它可以直接用于建立一個(gè)以傳遞函數(shù)描述的線性系統(tǒng)仿真模型，計(jì)算速度低于歐拉法，但比龍格一庫塔法快，精度河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 21 也在兩者之間。 1 變步長解法 ode45： Runge— Kutta四、五階算法，是 SIMULINK默認(rèn)算法； ode23： Runge— Kutta二、三階算法； ode113：可變階次的 Adams算法； ode15s：可變階次的 NDFs算法， ode23t：采用自用內(nèi)插法的梯形法。 圖 42 磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器模型 （ 2）磁鏈環(huán)節(jié) 磁鏈環(huán)節(jié)采用 iu? 模型，將經(jīng)過 3\2變換的定子三相電流電壓進(jìn)行計(jì)算，得到轉(zhuǎn)矩 T。 在 t= 時(shí)，三相電流、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)， 但是由于 磁鏈容差為 ，三相電流與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大。 （ 4）當(dāng)磁鏈滯環(huán)容差為 0Wb 時(shí)，仿真圖像如下圖示： 圖 418 磁鏈軌跡 圖 419 三相電流波形 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 圖 420 轉(zhuǎn)矩波形 圖 421 轉(zhuǎn)速波形 由仿真圖像可知， 磁鏈滯環(huán)容差設(shè)置為 0Wb， 在 t= 時(shí)，三相電流、轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，三相電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性能好。 突加轉(zhuǎn)矩 當(dāng)磁鏈滯環(huán)容差為 0Wb時(shí)， 轉(zhuǎn)矩滯環(huán)容差為 1， 在 t= 時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩由 30 突變到 60，其仿真圖像如下圖示： 圖 422 磁鏈軌跡 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 33 圖 423 三相電流波形 圖 424 轉(zhuǎn)矩波形 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 34 圖 425 轉(zhuǎn)速波形 由仿真圖可知， 在 0— 時(shí)間 段 ， PI在調(diào)節(jié)器作用下，放大 電流、轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速迅速提升，在 時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，在 時(shí)，增大負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，轉(zhuǎn)矩突變， 三相電流 幅值變大，轉(zhuǎn)速波動(dòng)，但瞬間再次達(dá)到平衡 。 改變負(fù)載轉(zhuǎn)矩 負(fù)載轉(zhuǎn)矩設(shè)為 60，磁鏈滯環(huán)容差為 0Wb，轉(zhuǎn)矩滯環(huán)容差為 3 圖 430 磁鏈軌跡 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 37 圖 431 三相電流波形 圖 432 轉(zhuǎn)矩波形 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 38 圖 433 轉(zhuǎn)速波形 由于增大了負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 電機(jī)平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)矩變大， 使得電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間變長， 0— 時(shí)間段為電機(jī)的啟動(dòng)過程， 在 后，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到平衡，三相電流、轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，三相電流穩(wěn)態(tài)幅值增大。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 39 4 總結(jié) 本文以三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，在對(duì)異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型分析的基礎(chǔ)上，利用 MATLAB/SIMULINK 工具建立起異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型。 由于本人能力有限，論文中難免有不妥之處，希望老師和同學(xué)能批評(píng)指正。 在完成論文期間，還要感謝我的同學(xué)張志彬和劉威風(fēng)，他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)給了我無私的幫助，對(duì)我 完成論文起到很大作用，在此，再次向他們表示感謝。下文為附加文檔，如不需要，下載后可以編輯刪除，謝謝！ 施工組織設(shè)計(jì) 本施工組織設(shè)計(jì)是本著“一流的質(zhì)量、一流的工期、科學(xué)管理”來進(jìn)行編制的。 本工程耐火等級(jí)二級(jí)，屋面防水等級(jí)三級(jí)，地震防烈度為 8度，設(shè)計(jì)使用年限 50 年。 以絕對(duì)標(biāo)高 m 為準(zhǔn)，總長 27樓 ； 30樓 m。外墻水泥砂漿抹面，外刷淺灰 色墻漆。本工程窗均采用塑鋼單框雙玻窗，開啟窗均加紗扇。一、二、三、四 層墻體采用 M10 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚；五層以上采用 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚。 本工程設(shè)計(jì)照明電源采用 BV－ 銅芯線，插座電源等采用BV－ 4 銅芯線；除客廳為吸頂燈外，其余均采用座燈。 施工順序 ⑴ 基礎(chǔ)工程 工程定位線（驗(yàn)線）→挖坑→釬探（驗(yàn)坑）→砂礫墊層 的施工→基礎(chǔ)砼墊層→刷環(huán)保瀝青 →基礎(chǔ)放線（預(yù)檢）→砼條形基礎(chǔ)→刷環(huán)保瀝青 →毛石基礎(chǔ)的砌筑→構(gòu)造柱砼→地圈梁→地溝→回填工。 三、 施工準(zhǔn)備 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 現(xiàn)場道路 本工程北靠北京西路，南臨規(guī)劃道路，交通較為方便。 ⑶ 現(xiàn)場設(shè)木工鋸，木工刨各 1 臺(tái)。具體配電箱位置詳見總施工平面圖。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 勞動(dòng)力安排 ⑴ 結(jié)構(gòu)期間： 瓦工 40 人；鋼筋工 15 人；木工 15 人；放線工 2 人；材料1 人；機(jī)工 4 人；電工 2 人；水暖工 2 人；架子工 8 人；電焊工 2 人；壯工 20 人。 C、根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)中進(jìn)度控制測量工作進(jìn)度，明確對(duì)工程服務(wù)，對(duì)工程進(jìn)度負(fù)責(zé)的工作目的。 C、控軸線沿結(jié)構(gòu)逐層彈在墻上，用以控制樓層定位。 B、在墊層上進(jìn)行基礎(chǔ)定位放線前，以建筑物平面控制線為準(zhǔn)，校測建筑物軸線控制樁無誤后，再用經(jīng)緯儀以正倒鏡挑直法直接投測各軸線。 C、標(biāo)高豎向傳遞設(shè)置 3 個(gè)標(biāo)高點(diǎn)，以其平均點(diǎn)引測水平線折平時(shí)，盡量將水準(zhǔn)儀安置在測點(diǎn)范圍內(nèi)中心位置，進(jìn)行測河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 設(shè)。 人工開挖時(shí)，由技術(shù)員抄平好水平控制小木樁，用方鏟鏟平。 砂漿：177。 C、砌筑采用滿鋪滿擠“三一砌筑法“，要求灰漿飽滿，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 灰縫 8－ 12mm