【正文】 減小電磁轉(zhuǎn)矩。調(diào)節(jié)原理與磁鏈調(diào)節(jié)相同。 直接轉(zhuǎn)矩控制與傳統(tǒng)的矢量控制 比較 與矢量控制等方法通過控制電流、磁鏈等來間接控制轉(zhuǎn)矩不同，直接轉(zhuǎn)矩控制方法將電機的電磁轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量，在 а β 靜止坐標系下，以定子磁鏈定向的方式，同時控制電機的定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩，保持定子磁鏈的軌跡為圓形，同時控制電磁轉(zhuǎn)矩快速跟隨給定轉(zhuǎn)矩的變化。 直接轉(zhuǎn)矩控制既直接控制轉(zhuǎn)矩又直接控制定子磁鏈，通過改變滯環(huán)調(diào)節(jié)器的容差，把轉(zhuǎn)矩控制引起的轉(zhuǎn)速波動限制在容許的范圍內(nèi)。然后介紹了磁鏈調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的原理和方法。在這個環(huán)境下對所要求解的問題，用戶只需要簡單的列出數(shù)學(xué)表達式，其結(jié)果便以數(shù)值或者圖形方式顯示出來。工具箱實際上是對 MATLAB軟件進行擴展應(yīng)用的一系列 MATLAB函數(shù)，它可以用來求解許多科學(xué)門類數(shù)據(jù)處理與分析問題 。 圖 經(jīng)典直接轉(zhuǎn)矩控制定子磁鏈波形 圖 表示的是定子電流、轉(zhuǎn)速以及電磁轉(zhuǎn)矩的波形。 (2)由于采取根據(jù)控制信號選取開關(guān)表控制逆變器開關(guān)的方法，必然導(dǎo)致逆變器的開關(guān)頻率不能固定，變化較大，導(dǎo)致電流脈動大且會影響逆變器的使用壽命。 本章小結(jié) 本章通過使用 MATLAB/SIMULINK 仿真工具，根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制原理，搭建了異步動機的仿真模型，并得到了仿真結(jié)果。 ，大大提高了系統(tǒng)魯棒性。三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 29 尤其是目前數(shù)字化潮流勢不可擋，各行各業(yè)都向數(shù)字化靠攏。 畢業(yè)論文是大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一個任務(wù)，四年學(xué)習(xí)能力的一個全面的總結(jié)，當這個漫長的作業(yè)接近尾聲時，我才感受到對母校的老師還有同學(xué)的一種深深的眷戀和感謝。t charge you more than 35% of your pensation if you win the case. 三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 32 you39。s actions. CSKA said they were surprised and disappointed by Toure39。t really grow up, it seems is not so important?？傆X得自己似乎應(yīng)該去做點什么，或者寫點什么。s Premier League match at Chelsea on Sunday. I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Ya ya Toure, he told BBC Sport. For me it39。 王曉晨 導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)術(shù)知識、誨人不倦的敬業(yè)精神以及寬容的待人風(fēng)范使 我 獲益頗多。因此利用現(xiàn)代控制理論、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，將之應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究，從軟件著手改進系統(tǒng)將是這種新技術(shù)的發(fā)展方向 。 ，將其引入直接轉(zhuǎn)矩控制可以大大簡化硬件設(shè)計，實際應(yīng)用前景廣闊。 本 文 首先建立了三相交流異步電機的數(shù)學(xué)模型，然后通過 3/2 變換得到了在兩相靜止坐標系上電機的數(shù)學(xué)模型。（ 2）以 PWM 和 SVM 技術(shù)實現(xiàn) DTC 固定開關(guān)頻率運行方案。 圖 定子電流、轉(zhuǎn)速以及電磁轉(zhuǎn)矩的波形 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能優(yōu)缺點分析 根據(jù)上一節(jié)的仿真結(jié)果以及前面章節(jié)的理論分析，可以很清楚地看到，與矢量控制以及 V/F 控制等方法相比，直接轉(zhuǎn)矩控制方法是一種完全不同的控制算法，具有以下三個明顯的優(yōu)點： (1)算法理論簡單明了，不需要復(fù)雜的坐標變換和數(shù)學(xué)計算，對電機參數(shù)依賴非常小，僅僅需要定子電阻這一很容易得到的參數(shù)。 系統(tǒng)的仿真模型如圖 所示。它可以很方便地設(shè)計出漂亮的界面，例如它像VB一樣可以設(shè)計出漂亮的用戶接口，同時因為它還具有最豐富的函數(shù)庫，極易實現(xiàn)計算功能。 關(guān)于 MATLAB 軟件 作為當今世界最流行的第四代計算機語言， MATLAB 軟件語言系統(tǒng)，由于它在科學(xué)計算，網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)建模與仿真，數(shù)據(jù)分析，自動控制，圖形圖像處理航天航空，生物醫(yī)學(xué)，物理學(xué)，通信系統(tǒng)， DSP 處理系統(tǒng)，財務(wù)，電子商務(wù)，等不同領(lǐng)域的三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 24 廣泛應(yīng)用以及它自身所具備的獨特優(yōu)勢，目前 MATLAB 已備受許多科研領(lǐng)域的青睞與關(guān)注。 ，將逆變器和控制策略一體化設(shè)計，并根據(jù)磁鏈和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器的輸出，直接對逆變器開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷進行最佳控制，最終產(chǎn)生離散的 PWM 電壓輸出，因此傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)不需要單獨的 PWM 調(diào)制器。 直接轉(zhuǎn)矩控制僅用到了定子磁鏈，不用轉(zhuǎn)子回路的參數(shù)，所以控制效果不受轉(zhuǎn)子回路參數(shù)變化的影響。因為如此，在起動初始時刻，若按照表 22 規(guī)定的規(guī)則選擇定子開關(guān)電壓矢量，那么在電磁轉(zhuǎn)矩達到其指令值之前，就只有一種狀 態(tài)，即 TΔ 為“ +”號，定子磁鏈的狀態(tài) ψΔ 也為“ +”號。當差值小于設(shè)定容差時，輸出信號 為“ 0”，說明需要減小定子磁鏈。此時選擇 U120(010),則 s? 的矢頭會沿著與U120(010)平行的方向移動，直到 s? 的幅值減到下限值； 此時，滯環(huán)比較器輸出變?yōu)閘，再選擇 U60(011)來增大 s? 的幅值。 三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 18 電磁轉(zhuǎn)矩估計 利用公式 33 可以進行電磁轉(zhuǎn)矩估計 )(=Ψ= DDnssne iψiψpipT （ 38） 式中 QD ψψ 和 是估計值， DQ ii 和 為實測值。 綜合以上 ui 模型和 in模型的特點，我們可以采用兩種模型相結(jié)合的方法 (即 un模型 )，用定子電壓和轉(zhuǎn)速來獲得定子磁鏈。 根據(jù)式 (23)，在電機高速運行時，特別是在 30%額定轉(zhuǎn)速以上時，電壓 u 較大，uRi 較大，定子電阻壓降的影響很小，由此引起的誤差較小，此時 ui 模型可以很好地確定定子磁鏈，且結(jié)構(gòu)簡單，精度較高。 定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩和扇區(qū)的計算 定子磁鏈估計 要實現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，就必須將磁鏈和轉(zhuǎn)矩的實際值準確地檢測出來 .實際上，很難采用直接手段檢測出轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實際值，因此一般都是采用間接法，利用定子電壓、電流、轉(zhuǎn)速等直接測量的量，來重構(gòu)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的觀測值。 圖 直接轉(zhuǎn)矩控制感應(yīng)電動機驅(qū)動系統(tǒng) 定子磁鏈空間矢量可以用 DQ軸系統(tǒng)表示。 直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它是直接將磁通和電磁轉(zhuǎn)矩作為控制變量， 因此無需進行磁場定向和矢量變換，這種對電磁轉(zhuǎn)矩的直接控 制，無疑更為簡捷和快速，進 — 步提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力。逆變器的三個橋臂 A、 B 和 C 分別連接到電 機的定子的三相接出端子上，黜代表定子電阻，三相電阻平衡， N 為中心點。在 時刻，磁通角為 ( )，此時施加電壓空間矢量 (110)，定子磁鏈 將從 ( )旋轉(zhuǎn)到 ( )，運動軌跡為 (t)，平行于 (110)。 ，比如在圖 ，依次給出定子電壓空間矢量 u1u2u3u4u5u6，則定子磁鏈的運動軌跡依次沿邊 ，形成正六邊形定子磁鏈軌跡 。 異步電動機的空間矢量等效電路圖如圖 u sΨ s Ψ ri sR sL σ i s 圖 異步電動機空間矢量等效電路圖 將旋轉(zhuǎn)空間矢量在 α 軸上的投影稱為 α 分量，在正交的 β 軸上的投影稱為 β 分量，則有電壓公式 ： s s s ss s s su R iu R i????? ? ? ???? ? ??? (21) 其中，下標 α ,β 分別表示對應(yīng)空間 α 矢量和 β 分量和分量。在直接轉(zhuǎn)矩控制中，定子磁鏈的觀測準確與否直接決定了控制性能，精度高同時簡單易行的磁鏈觀測方法具有非常重要的意義?？梢灶A(yù)見，具備寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動態(tài)響應(yīng)及四象限運行等良好技術(shù)性能的直接轉(zhuǎn)矩調(diào)速產(chǎn)品是未來發(fā)展的主流。 (1)由于在控制過程中只考慮了轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差的方向性，而忽略了誤差的大小，這經(jīng)常導(dǎo)致在控制過程中誤差超過滯環(huán)比較的帶寬，從而使實際的轉(zhuǎn)矩和磁鏈產(chǎn)生較大的脈動，影響實際性能。 (2)基于磁鏈和轉(zhuǎn)矩完全解耦的矢量控制技術(shù)，也稱矢量控制。目前，我國在相關(guān)技術(shù)的研究和產(chǎn)品化上跟國外先進水平還相去甚遠。 第四部分， 用 MATLAB 的 SIMULINK 工具對所設(shè)計的三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行仿真 ，并根據(jù)仿真結(jié)果分析系統(tǒng)的動、靜態(tài)控制效果。而直接轉(zhuǎn)矩控制是高性能交流調(diào)速技術(shù)中潛力最大的一種，而且其控制方法本身非常適合全數(shù)字化實現(xiàn)，所以對其進行深入的研究具有良好的現(xiàn)實意義。它利用空間矢量分析方法，直接在定子坐標系下計算和控制交流電機的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，通過對轉(zhuǎn)矩和磁鏈的滯環(huán)控制產(chǎn)生 PWM信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，以獲得系統(tǒng)的高動態(tài)性能。涉及到電機傳動、電力電子技術(shù)、自動控制原理等多學(xué)科領(lǐng)域，對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究，包括轉(zhuǎn)矩計算、磁鏈計算、轉(zhuǎn)矩、磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速 PI調(diào)節(jié)等，主要包括以下四 個部分： 第一部分，介紹課題的研究背景和國內(nèi)研究現(xiàn)狀。統(tǒng)計表明，我國 60％的發(fā)電量是通過各類電動機消耗的。近年來，隨著電力電子技術(shù)、各種傳感技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及高性能數(shù)字信號處理器 (DSP)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，交流電機調(diào)速的研究進入了一個高速發(fā)展的階段，涌現(xiàn)出了很多卓有成效的調(diào)速控制算法。相比于開環(huán)的Ⅵ控制，采取閉 環(huán)控制的直接轉(zhuǎn)矩控制具有不可比擬的控制精度，具有更好的轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)。而在國內(nèi)，清華大學(xué)的李永東教授在低頻區(qū)間性能改善和死區(qū)補償方面提出了很多好的解決方案；上海大學(xué)的陳伯時教授也對直接轉(zhuǎn)矩算法有非常深入和有成效的研究；四川工業(yè)大學(xué)在直接轉(zhuǎn)矩控制用于電力機車方面有比較深入的研究。傳統(tǒng)的測量電機參數(shù)的方式是進行堵轉(zhuǎn)實驗和空載實驗，但是這需要專門的實驗平臺，造價昂貴，不利于大范圍的實 際應(yīng)用。 2 直接轉(zhuǎn)矩控制的理論基礎(chǔ) 三相異步電機的數(shù)學(xué)模型 三相異步電機的數(shù)學(xué)模型 本文的主要目的是研究對交流三相異步電機的控制。到達 和 的交點時，若給逆變器加上電壓空間矢量 (101)，則定子磁鏈空間矢量 頂點會按照與 (101)平行的方向，沿著邊 的軌跡運動。在實際運行中，保持定子磁鏈幅值為額定值，以充分發(fā)揮電動機的性能，轉(zhuǎn)子磁鏈幅值由負載決定，要改變電動機轉(zhuǎn)矩，可以通過改變磁通角 來實現(xiàn)。 三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 11 圖 電壓型三相逆變器模型 在圖 中，直流側(cè)為電壓源，是由市電經(jīng)過整流提供的。在感應(yīng)電動機矢量控制中，基本的控制思想是將定子電流作為控制變量，通過控制定子電流勵磁分量來控制轉(zhuǎn)子磁通、定子磁通或者氣隙磁通，在此基礎(chǔ)上，通過控制定子電流轉(zhuǎn)矩分量使可控制電磁轉(zhuǎn)矩。將定子磁鏈矢量實際幅值與給定值的差值輸入磁鏈滯環(huán)比較器，同時將轉(zhuǎn)矩實際值與 給定值比較厚的差值輸入轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器，根據(jù)兩個滯環(huán)比較器的輸出，由表 22給出的開關(guān)電壓矢量查詢表，可以確定開關(guān)電壓矢量的選擇。例如，對于區(qū)間 ① ， Dψ 0，但這時可能存在 Qψ 0，也可能存在 Qψ 0這兩種情況。其誤差是由定子電阻的存在引起的。但是 in 模型受轉(zhuǎn)子電阻 、漏電感 ,主電感 L 變化的影響。高速時，電動機模型實際工作在 ui 模型下，磁鏈實際上只是由定子電壓與定子電流計算得到。 ?? 和 T? 分別表示定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的最大允許偏差。當施加零電壓矢量時，定子磁鏈矢量保持不變。轉(zhuǎn)矩的 PI 調(diào)節(jié)輸出的是與定子磁鏈空間矢量垂直方向上的所需電壓空間矢量，用以調(diào)節(jié)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，進而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制的 算法框圖如圖 所示。 直接轉(zhuǎn)矩控制利用空間電壓矢量的概念，對逆變器的六個開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷進行綜合控制，在相同的控制效果下，可以降低開關(guān)頻率，減小開關(guān)損耗 DTC 與矢量控制的比較 直接轉(zhuǎn)矩控制（ DTC）技術(shù)與傳 統(tǒng)的矢量控制相比，具有以下的主要特點： 三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 23 。最后對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)做了簡要總結(jié)。 最早開發(fā) MATLAB軟件的目的就是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的 Matlab／ Simulink 仿真 根據(jù)前面所述，在 Matlab／ Simulink 環(huán)境下建立了傳 統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真模三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 25 型。對于轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩，黃三相異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究 26 色的表示實際值，紫色的表示給定值。 (3)在定子磁鏈觀測時采用了 UI 模型，導(dǎo)致在低速運行區(qū)間，由于死區(qū)效應(yīng)、定子電阻壓降以及采樣噪聲的影響，使得定子磁鏈觀測結(jié)果產(chǎn)生較大偏差，嚴重影響直接轉(zhuǎn)矩控制在低速區(qū)間的控制性能。并對仿真結(jié)果進行分析，分析得出直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的優(yōu)點及其缺點。但是在低速時為了 準確計算磁鏈采用的 in 模型需要受到轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響。如智能 IPM 整合了 DSP控制器，將電機控制的大部分電路集成 到標準封裝的模塊中，集成了 IGBT 模塊，IGBT 驅(qū)動電路、電壓電流反饋、保護模塊和 DSP 控制模塊，使得控制結(jié)構(gòu)愈發(fā)簡單，控制性能與控制精度、響應(yīng)速度均得到提高。 “ 厚德 篤學(xué) 崇實 尚新 ”，是我們的校訓(xùn)，此時已深深的印刻到我的心里，相信