【正文】 sys(2)=Sb 。M，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 0N*M，給定直流電壓為 308V；給定磁鏈容差為 ，給定轉(zhuǎn)矩容差為 *M。我利用 Matlab 軟件對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了直接轉(zhuǎn)矩控制理論的正確性?；厥讈砺?，唯心存感激 本文在方俊初老師的精心指導(dǎo)下完成的。s magic flux and torque based on the measured voltage and current of the motor. Method Stator flux linkage is estimated by integrating the stator voltages. Torque is estimated as a cross product of estimated stator flux linkage vector and measured motor current vector. The estimated flux magnitude and torque are then pared with their reference values. If either the estimated flux or torque deviates from the reference more than allowed tolerance, the transistors of the variable frequency drive are turned off and on in such a way that the flux and torque will return in their tolerance bands as fast as possible. Thus direct torque control is one form of the hysteresis or bangbang control. This control method implies the following properties of the control: ? Torque and flux can be changed very fast by changing the references ? High efficiency amp。 功夫不負(fù)有心人，在經(jīng)歷了不斷修改后，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于成稿了。 直接轉(zhuǎn)矩控 制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究 32 致謝 時(shí)間過得很快，轉(zhuǎn)眼間我就畢業(yè)了。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 結(jié)論與展望 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是通過直接控制逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的電壓狀態(tài)，從而控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，使磁鏈軌跡近似為圓形。mZ，極對數(shù)為 2，定子電阻為 。 Sa=KSa(KUs) 。0 。 =3 。其輸入為逆變器三相輸入開關(guān)信號，輸出為異步電機(jī)的三相定子電壓。 faiel=u(l)。 =0。 sys(5)=3 *Lm*(x(2)*x(3)x(1)* x(4))。 function sys=mdlDerivatives(t,x,u,Rs,Rr,Ls,Lr,Lm) a=1Lm*Lm/(Ls*Lr)。 = 1。 otherwise error ([39。 Simulink 創(chuàng)建的模型具有遞階的結(jié)構(gòu)，用戶可以自上而下或自下而上的建立模型。 （ 6）實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺 新版本的 MATLAB 可以利用 MATLAB 編譯器和 C/C++數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的MATLAB 程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于 MATLAB 運(yùn)行的 C 和 C++代碼。 （ 3）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 MATLAB 對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。基本部分包括：矩陣的各種運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程求解、 數(shù)值積分等。 MATLAB 語言的特點(diǎn)： ，它可以有 nm 個(gè)元素，每個(gè)元素都看作是復(fù)數(shù)，各種運(yùn)算對矩陣和復(fù)數(shù)都有效。磁鏈自控制單元控制六邊形磁鏈軌跡。 三 .六邊形磁鏈軌跡。首先，弱磁范圍內(nèi)進(jìn)行的是恒功率調(diào)節(jié)，而不是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。 三 .轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)。 七 .每個(gè)區(qū)段上，有四個(gè)工作電壓狀態(tài)和兩個(gè)零電壓狀態(tài)的使用與選擇。在這個(gè)范圍內(nèi)，由于存在轉(zhuǎn) 速低 (包括零轉(zhuǎn)速 )、定子電壓影響大等特點(diǎn)，會(huì)造成 :如磁鏈波形畸變，在低定子頻率乃至零頻時(shí)保持轉(zhuǎn)矩和磁鏈基本不變等問題。 一種是通過磁鏈、轉(zhuǎn)矩的兩點(diǎn)式或三點(diǎn)式調(diào)節(jié)信號和定子磁鏈所在的區(qū)間，確定所需施加的電壓空間矢量，從而將所有狀態(tài)列表依次列出，最后通過所選空間電壓矢量輸出開關(guān)脈沖信號輸出給逆變器。在直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中，其基本控制方法就是通過電壓空間矢量 ()tSu 來控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，達(dá)到控制定子磁鏈的目的，從而控制改變定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度 s? 的大小，從而改變磁通角 ?（ t） 的大小，達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的，如圖 36 所示 ?? (0 1 0 )Su ()1s t?()2s t?()2r t? ()1r t? 1t（ ）2t?（ ） 圖 36 電壓空間矢量 對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的影響 1t 時(shí)刻的定子磁鏈 1()st? 和轉(zhuǎn)子磁鏈 1()rt? 及磁通角 1()t? 的位置如圖 36。 (3)當(dāng)前所施加的電壓矢量與當(dāng)前定子磁鏈?zhǔn)噶恐g的夾角 ? 的絕對值等于 90 度或施加零電壓矢量的時(shí)候，作用的結(jié)果使磁鏈幅值基本保持不變。如果需要s? 作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，可選擇電壓矢量 6U 或 1U 。 s? 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)： 若 *ee TTT? ? ??時(shí)，則 1TF ?? 。 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的直接控制。 磁鏈調(diào)節(jié) 磁鏈的調(diào)節(jié)通過磁鏈滯環(huán)比較器實(shí)現(xiàn)。 下面簡要地分析一下這些基本組成部分。 從圖中可看到，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成 : (l)磁鏈、轉(zhuǎn)矩觀測器 :由電流、電壓的采樣值經(jīng)過 3/2 變化按照電機(jī)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出異步電機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩 。 ( 010)SU (110 )SU( 011 )SU (100 )SU( 001 )SU (10 1 )SU?123 456000111b 圖 23電壓空間矢量在坐標(biāo)系里的離散位置 本章小結(jié) 本章介紹了異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的原理，并闡述了通過調(diào)節(jié)空間電壓矢量的方法來控制異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。逆變器上、下橋臂的開關(guān)器件在任一時(shí)刻不能同時(shí)導(dǎo)通，一個(gè)處于開通的狀態(tài)另一個(gè)必須處于斷開的狀態(tài)，兩者處于開關(guān)互逆狀態(tài)。 (4)鐵心渦流、飽和及磁滯損耗忽略不計(jì)。它的提出具有 跨 時(shí)代的意義。 為了得到高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩特性，還應(yīng)使定子磁鏈的平均值盡可能為恒定值，這就需要對最初提出的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，最為理想的情況當(dāng)然是采用三相正弦波給感應(yīng)電動(dòng) 機(jī)供電，定子磁鏈軌跡為圓形，諧波、噪音及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小，這需要增加開關(guān)數(shù)量及其切換頻率。后來， Kubotahisao.， MatsuseKouki 又在電動(dòng)機(jī)全階觀測器的基礎(chǔ)上分別采用李亞普諾夫理論和波波夫理論推導(dǎo)出了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子電阻的磁鏈觀測器，我國也有這方面的論文發(fā)表。定子電阻初值與變化值相加就是控制中的定子電阻。 (2)新型開關(guān)狀態(tài)選擇器的研究 用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和 磁鏈調(diào)節(jié)時(shí)，需要人為設(shè)定觸發(fā)器的容差，其大小與系統(tǒng)的性能密切相關(guān)。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望 十幾年來，在國 內(nèi)外直接轉(zhuǎn)矩控制不斷得到發(fā)展和完善，許多文章從不同的角度提出了新的見解和方法，特別是隨著各種智能控制理論的引入，又涌現(xiàn)出了許多基于模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 DTC 系統(tǒng)，控制性能得到了進(jìn)一步的改善和提高。因此，間接法是實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)子 磁鏈檢測的常用方法。傳統(tǒng)的變頻調(diào)速方式是采用 v/f 控制。安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，交流電 動(dòng)機(jī) 調(diào)速技術(shù)發(fā)展到 現(xiàn)在 ，有了長足的進(jìn)步。這種方式控制結(jié)構(gòu)簡單，但由于它是基于電 動(dòng)機(jī) 的穩(wěn)態(tài)方程實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)較差，還無法完全取代 直流調(diào)速系統(tǒng)。這種方法通過檢測電機(jī)的定子電壓、電流、轉(zhuǎn)速等可以直接檢測的量，采用狀態(tài)重構(gòu)的方法來觀測電 動(dòng)機(jī) 的磁鏈。對于研究直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的人們來說了解直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀有助于他們更好的改進(jìn)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能，以便于用自己的研究更好服務(wù)社會(huì)。為減少人為因素對系統(tǒng)性能的影響，有文章提出了將各種先進(jìn)的智能控制理論應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)矩控制的新方案，通過應(yīng)用各種智能控制理論如模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等來選擇開關(guān)狀態(tài)，異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真研究完全抵消了觸發(fā)器的容差影響，使性能改善更加明顯。這種觀測方法能比較準(zhǔn)確地觀測電阻的變化，低速性能有了比較好的改善。 上述方法均是針對矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，采用的狀態(tài)變 量是定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈。這對直接轉(zhuǎn)矩控制提出了更高的要求，也說明研究高性能的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是非常必要的。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難于準(zhǔn)確觀測、系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大以及在模擬直流電動(dòng)機(jī)過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變化的復(fù)雜性，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理論分析的結(jié)果。 在滿足上述理想電 動(dòng)機(jī) 假設(shè)條件下，經(jīng)推導(dǎo)可得異步電 動(dòng)機(jī) 在靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 直接轉(zhuǎn)矩控 制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究 8 MEEV 1V 2V 3V 4V 5V 6U aU cbU 圖 22 電壓型逆變器原理圖 由于同一相上下橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件一個(gè)導(dǎo)通，則另一個(gè)關(guān)斷，所以三組開關(guān)器件有八種可能的開關(guān)組合。 第 3章 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的組成 直接轉(zhuǎn)矩控 制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究 10 直接轉(zhuǎn)矩控制充分利用電壓型逆變器的開關(guān)特點(diǎn)，通過不斷變化電壓狀態(tài)使定子磁鏈軌跡為六邊形或近似圓形，并通過零電壓矢量的穿插調(diào)節(jié)來改 變轉(zhuǎn)差頻率，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與磁鏈的變化，從而控制異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩按要求快速變化。 (2)磁鏈調(diào)節(jié)器 :為了控制定子磁鏈在給定值的附近變化，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)采用兩安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 點(diǎn)式控制，輸出磁鏈控制信號 。 (l)速度 PI 調(diào)節(jié)器單元 由圖 31 可知，給定轉(zhuǎn)矩 *eT 由給定轉(zhuǎn)速 *r? 和實(shí)際轉(zhuǎn)速 r? 。滯環(huán)比較器如圖 32 所示。為了控制轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器必須具備兩個(gè)功能 :(l)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩 。 若 * 0eeTT??時(shí)，則 0TF ? ； 若 * 0eeT TT?? ? ? ?時(shí)，則 TF 保持不變 *eTe?? TFT?T??10 1? 圖 33 轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)器 空間電壓矢量對定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響 空間電壓矢量對定子磁鏈的影響 與磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡成 60 度和 120 度的兩種空間電壓矢量的電壓狀態(tài)可以讓定子磁鏈的幅值增大，我們稱在這兩種電壓狀態(tài)的電壓為定子磁鏈電壓。因此， 磁鏈調(diào)節(jié)使得定子磁鏈空間矢量在旋轉(zhuǎn)的過程中，其幅值始終在系統(tǒng)允許的波動(dòng)范圍之內(nèi)變化。 空間電壓矢量對電磁轉(zhuǎn) 矩的影響 從前面的分析可知，轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)速起決定性的影響作用，轉(zhuǎn)矩控制性能的好壞直接關(guān)系到直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特性能。從 1t時(shí)刻考察到 2t 時(shí)刻，若此時(shí)給出的定子電壓空間矢量 ( ) (010 )ssu t u? ，則定子磁鏈空間矢量由 1()st? 的位置旋轉(zhuǎn)到 2()sut 的位置。 另一種是根據(jù)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 PI 調(diào)節(jié)得到的參考的空間電壓矢量的兩個(gè)分量，合成所需要的參考的空間電壓矢量。為此要求在控制方法上做相應(yīng)的考慮。在低速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，可以采用 0o 電壓矢量、 60o ―電壓矢量、 +60o 電壓矢量和 120o 電壓矢量協(xié)調(diào)控制。 四 .磁鏈兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)。其次，弱磁范圍是工作在基速以上，全電壓工作，沒有零狀態(tài)電壓工作的時(shí)間，工作電壓在整個(gè)區(qū)段中起作用。 四 .用功率調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 本章小結(jié) 本章介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成。 MATLAB 的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，它易讀易寫，易于科技人員的交流。各領(lǐng)域的科技人員在此基礎(chǔ)上，根據(jù)專業(yè)的知識編寫出許多有用的工具箱為自己的專業(yè)服務(wù)。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼 。允許用戶編寫可以和MATLAB 進(jìn)行交互的 C 或 C++語言程序。這種方法使得用戶可以深入的立即模型的組織結(jié)構(gòu)和各部分是如何相互作用的。Unhandled flag=39。 sys=simsizes (sizes)。 sys