【正文】 最后，向評審本文的各位老師致意 ! 33 參考文獻(xiàn) [1] 韓安太 ,劉峙飛 ,黃海 .DSP 控制器原理及其在運動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [M].清華大學(xué)出版社 ,. [2] 蘇奎峰 ,呂強 ,耿慶峰 .TMS320F2812 原理與開發(fā) [M].電子工業(yè)出版社 ,. [3] 葉錦嬌 .基于十二電壓矢量的異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真研究 [D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士論文 ,2022. [4] 王偉 ,金新民 ,童亦斌 .基于空間矢量調(diào)制的感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制 [J].電力機車與城軌車輛， 2022. 28(4): 22. [5] 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統(tǒng) (第 3 版 )[M]. 北京 機械工業(yè)出版社 ,. [6] Badii Bouzidi, Abderrazak Yangui, Abdessattar guermazi and Ahmed Masmoudi. DTC Based Position Control Induction Motor A Comparison Between Different Strategies. IEEE Traps ,6. [7] 王成元 ,電機現(xiàn)代控制技術(shù) [M],北京 機械工業(yè)出版社 ,. [8] 吳守箴 ,臧英杰 . 電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù) [M].北京 機械工業(yè)出版社 ,2022. [9] 馬小亮 . 大功率交－直－交變頻調(diào)速及矢量控制技術(shù) (第二版 )[M].北京 機械工業(yè)出版社 ,1996. [10] 洪乃剛 . 電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 [M].機械工業(yè)出版社 [11] 李夙 ,異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制 [M],北京 機械工業(yè)出版社 ,— 14. [12] 薛定宇 ,陳陽泉 .基于 MATLABISIMULINK 的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 [J]，清華大學(xué)出版社 ,2022:6. 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MATLAB/SIMULINK 強大的計算功能和繪圖能力非常適合控制系統(tǒng)的建模與仿真，尤其 S 一函數(shù)編寫的靈活性和通俗性為電力拖動系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計提供了有力的技術(shù)支持。 ， 大大提高了系統(tǒng)魯棒性。為了避開對磁鏈和轉(zhuǎn)矩分量解藕的繁瑣運算，更好地提高系統(tǒng)動態(tài)性能，出現(xiàn)了利用轉(zhuǎn)矩反饋控制電機的直接轉(zhuǎn)矩控制。并對仿真結(jié)果 進(jìn)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。 上述三個問題是影響直接轉(zhuǎn)矩控制大范圍應(yīng)用的主要問題，也是直接轉(zhuǎn)矩控制研究中的熱點和難點問題。 (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。此外，由于采用了空間電壓矢量的概念，直接通過數(shù)字量控制逆變器的通斷，使得控制大大簡化，非常有利于 DSP 實現(xiàn)。 (2) DTC 算法直接對定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，并采用了轉(zhuǎn)矩和磁鏈雙閉環(huán)的控制策略，可以使得被控制量快速準(zhǔn)確地跟隨給定值變化，動態(tài)性能良好。但是，從圖 中也要看到，經(jīng)典的直接轉(zhuǎn)矩控制算法下定 子磁鏈幅值和電磁轉(zhuǎn)矩相對于給定值的脈動仍然比較大，電流波形不夠圓滑。 圖 轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩的實際值能夠跟上給定值的變化。 圖 定子電流 定子電流在初始的波動后，逐漸呈現(xiàn)為正弦波形。在控制算法模型中，主要包括磁鏈和轉(zhuǎn)矩計算模塊、磁鏈和 計 算控制模塊、區(qū)間選擇模塊以及開關(guān)表選擇模塊等。 圖 異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真模型 電機模型主要參數(shù) : NP = KVA NU =460V Nf =60 Hz SR = J= 2?m 速度 PI 模塊系數(shù) : pk =30 ik =200 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 模型。然后利用 SIMULINK 中的基本模塊分別構(gòu)建各個子系統(tǒng)，通過封裝技術(shù)將它們封裝起來 :最后把各個子模塊連接起來，構(gòu)成整個系統(tǒng)的仿真模型網(wǎng)。這樣使整個系統(tǒng)條理清晰，為以后的實際系統(tǒng)開發(fā)做好鋪墊。 28 三相異步電機 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 的 仿真 本系統(tǒng)仿真模型完全基于實際情況，實際存在的異步電動機、逆變器均采用SimPowerSystems 模塊中的模型，而且認(rèn)為異步電動機的三相定子電壓、電流和轉(zhuǎn)速都是可以方便測出的，這些都可以歸為硬件部分 。在這 6 個基本模塊庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要，可以組合封裝出常用的更為復(fù)雜的模塊，添加到所需模塊庫中去。電氣系統(tǒng)模塊庫以 Simulink 為運算環(huán)境，涵蓋了電路、電力電子、電力傳動和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型。然而，對于電氣傳動研究人員來說，一直被一個問題所困擾，即 :如何準(zhǔn)確而快速地對電路以及更復(fù)雜的電氣系統(tǒng)進(jìn)行仿真 .如果各環(huán)節(jié)用簡化傳遞函數(shù)來表示，則很多重要環(huán)節(jié)會被忽略。 作為 MATLAB 的重要組成部分， Simulink 具有相對獨立的功能和使用方法 .確切的說，它是對動態(tài)進(jìn)行建模、仿真和分析的一個軟件包。 MATLAB 有許多工具 箱 Toolbox，這些工具箱大致可分為兩類 :功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。 。 ，語言自然。 MATLAB 具有三大特點 : 。 SIMULINK 是 The Math Works公司于 1990年推出的產(chǎn)品，經(jīng)過十幾年的發(fā)展己經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，尤其是 S函數(shù)的引入使得 SIMULINK 更加充實，處理能力更加強大，使用戶可以根據(jù)自己的意圖來實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的仿真。它將數(shù)值分析、矩陣計算、圖形圖象處理和仿真等諸多強大功能集成在一個極易使用的交互式環(huán)境中，為科學(xué)研究、 工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多學(xué)科提供了一種高效率的編程工具，集科學(xué)計算、自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖象處理等于一體。由 Math Work公司推出的 MATLAB使得為解決這些具體問題而建立數(shù)學(xué)模型變得輕松、便捷，為科學(xué)和工程技術(shù)人員節(jié)約了寶貴的精力，并贏得了時間。計算機仿真在現(xiàn)代工程系統(tǒng)設(shè)計、評估和產(chǎn)品研究開發(fā)中越來越受到重視 ，特別是對系統(tǒng)的可行性、可靠性研究，具有事半功倍的效果。而計算機的出現(xiàn)使這成為可能。此外，控制理論經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，取得了豐富的研究成果，并在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。最后對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)做了簡要總結(jié)。簡要介紹了電磁轉(zhuǎn)矩估計方法。但是，直接轉(zhuǎn)矩控制還有許多技術(shù)問題有待研究和解決。 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)自磁場定向控制系統(tǒng)一般需要的哥調(diào)節(jié)器，二直接轉(zhuǎn)矩控制只需要速度，位置調(diào)節(jié)器和兩個滯環(huán)控制器，這不僅使控制系統(tǒng)得到簡化，也有利于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。 當(dāng)矢量控制系統(tǒng)采用電壓源逆變器時，為了能獨立地控制定子電流的兩個分量（解耦控制），需要附加電壓解耦電路，或者增加電流快速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，把電壓源逆變器構(gòu)成為電流可控 PWM 逆變器。直接轉(zhuǎn)矩控制直接以轉(zhuǎn)矩偏差作為控制變量，力求把轉(zhuǎn)矩波動限制在一定的容差范圍內(nèi)。 矢量控制要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)自磁鏈的幅值。直接轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈?zhǔn)蛊渥咦咄Ｍ?，通過控制定子磁鏈?zhǔn)噶肯鄬τ谵D(zhuǎn)自磁鏈?zhǔn)噶康钠骄D(zhuǎn)速度來控制 電磁轉(zhuǎn)矩，這種控制過程始終是在動態(tài)下進(jìn)行的。矢量控制的前提是磁場定向，它對定向磁場檢測的精度要求很高，對電動機參數(shù)的依賴性很強。 以上原因是直接轉(zhuǎn)矩控制可以獲得快 速的動態(tài)響應(yīng)，使伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有較高的動態(tài)性能。滯環(huán)比較器相當(dāng)于一個亮點是調(diào)節(jié)器，置換比較屬于 BangBang 控制，使轉(zhuǎn)矩能快速調(diào)節(jié)。 由于直接轉(zhuǎn)矩控制不是通過定子電流來間接控制轉(zhuǎn)矩，因此省略掉了電流或者電壓的控制環(huán)節(jié)，這對于提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力是非 常有利的。正六邊形磁鏈 軌跡造成定子磁場和轉(zhuǎn)矩脈動很大，盡管其具有控制簡單，逆變器開關(guān)頻率低等優(yōu)點，但在性能要求較高的伺服驅(qū)動中還很少采用，主要用于大功率傳輸系統(tǒng)。 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù) 直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過磁場定向和控制定子電流矢量的勵磁分量來間接控制電磁轉(zhuǎn)矩，而是把 轉(zhuǎn)矩作為直接控制變量，利用離散的逆變器開關(guān)電壓矢量對定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E控制的同時實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的直接控制。在六分之一個周期內(nèi)，定子磁鏈的幅值在拐角處達(dá)到最大，而后再減小，在下一個拐角處又一次達(dá)到最大。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(dá)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。 23 圖 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié) 起 動問題 當(dāng)電動機開始起 動時，即在 t=0 時刻，控制系統(tǒng)給定定子磁鏈參考值 ref sψ ,然后又在 t = 1t 時刻，給定電磁轉(zhuǎn)矩指令值 ref eT 。調(diào)節(jié)原理與磁鏈調(diào)節(jié)相同。它是將定子磁鏈幅值 和 觀測到的定子磁鏈幅值 的差值送入 PI 調(diào)節(jié)器，輸出所需要的電壓空間矢量分量，方向與定子磁鏈空間矢量平行，用來 調(diào) 節(jié)定子磁鏈幅值。當(dāng)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。 電磁轉(zhuǎn)矩估計 利用公式 33 可以進(jìn)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。由定子電阻誤差、轉(zhuǎn)速測量誤差以及電動機參數(shù)誤差引起的磁鏈誤差在這個工作范圍內(nèi)將不再有意義。 電動機模型綜合了 ui 模型和 in 模型的優(yōu)點，又很自然地解決了切換問題。電流調(diào)節(jié)器就會輸出補償信號加到積分單元的輸入端，以修正 和電流值，直至 完全等于 為止， 才為零，電流調(diào)節(jié)器才停止調(diào)節(jié)。 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。此外 in 模型還要求精確的測量角速度 。 L σI++Ψ r αLL σ1 +R rL σΨ s αR rL σI+Ψ r βL σ+L1 +L σΨ s β++i s αi s βωΨ r αΨ r β++ 圖 in模型 與 ui 模型相比 in 模型中不出現(xiàn)定子電阻，也就是說不受定子電阻變化的影響。由定子電流與轉(zhuǎn)速來確定定子磁鏈的方法稱為 in 模型法。 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。由于這個原因， ui 模型 在 30%額定轉(zhuǎn)速以上時，測量誤差及積分漂移的影響變的微不足道，采