異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真-在線瀏覽
2024-09-09 01:10本頁面
【正文】 ………………………………………3………………………………………………………3 電壓空間矢量對(duì)定子磁鏈的影響…………………………………5……………………………63直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的建模與仿真………………………………..7…………………………………………………7………………………………………………….8……………………………………………………..8………………………………………………9………………………………………10…………………………………………11………………………………………………………11……………………………………………………………12……………………………………………………124仿真結(jié)果及其分析…………………………………………………..145總結(jié)…………………………………………………………………..16參考文獻(xiàn)………………………………………………………………..17附錄I……………………………………………………………………18 1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)概述直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是在上世紀(jì)80年代中期繼矢量控制變換技術(shù)之后發(fā)展起來的一種異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。接著1987年把它推廣到弱磁調(diào)速范圍。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)一誕生，就以自己新穎的控制思想，簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)性能受到了普遍的關(guān)注并得到了迅速的發(fā)展。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：(1)直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。因此，它所需要的信號(hào)處理工作比較簡(jiǎn)單，所用的控制信號(hào)易于觀察者對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的物理過程作出直接和明確的判斷。而矢量控制的磁場(chǎng)定向所用的轉(zhuǎn)子磁鏈軸，觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需要知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電感。(3)直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念來分析三相交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制各物理量，使問題變得簡(jiǎn)單明了。與著名的矢量控制的方法不同直接控制轉(zhuǎn)矩步是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量進(jìn)行控制，強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制效果。因此，它的控制效果不取決于電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況。對(duì)轉(zhuǎn)矩的這種直接控制方式也稱之為“直接自控制”。綜上所述，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式（BangBang 控制）產(chǎn)生PWM信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。該控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍以內(nèi)，且無超調(diào)，是一種具有較高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速技術(shù)。 定子電壓分析電壓源型逆變器()是由三組、六個(gè)開關(guān)（Sa、Sa、Sb、Sb、Sc、Sc）組成。用Sabc表示三相開關(guān)Sa、Sb和Sc若規(guī)定：a、b、c三相負(fù)載的某一相與“+”極接通時(shí)，的開關(guān)狀態(tài)為“1”態(tài)；反之，與“”極接通時(shí)，該相的開關(guān)狀態(tài)為“0”態(tài)。ScScSbSaSbSa 理想電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)圖 六個(gè)開關(guān)器件的八種狀態(tài)狀態(tài)0123 456701100 011 0011100 100001111對(duì)應(yīng)于逆變器的8種開關(guān)狀態(tài)，對(duì)外部負(fù)載來說，逆變器輸出7種不同的電壓狀態(tài)。所對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)是100110010011001101。零電壓矢量位于正六變形的中心。Us6（101） Us1（100） Us5（001） Us4（011） Us3（010） Us2（110） 定子電壓空間矢量與定子磁鏈空間矢量的關(guān)系,表示定子電壓空間矢量，表示定子磁鏈空間矢量,S1,S2,S3,S4,S5,S6是正六邊形的六條邊。當(dāng)沿著邊S到S1與S2的交點(diǎn)時(shí)，如果逆變器加到定子上的電壓空間矢量是(011)，則定子磁鏈空間矢量的頂點(diǎn)將沿著S2的軌跡，朝著電壓空間矢量(011)，所作用的方向運(yùn)動(dòng)。從以上分析過程可以得出如下結(jié)論：(1)定子磁鏈空間矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡和相應(yīng)的定子電壓空間矢量對(duì)應(yīng)，定子磁鏈空間矢量的運(yùn)動(dòng)方向平行于相應(yīng)的定子電壓空間矢量的作用方向，只要定子電阻壓降比起足夠小，那么這種平行就能夠得到很好的近似。則得到定子磁鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡依次沿邊S1S2S3S4S5S6形成了正六邊形磁鏈。對(duì)于電壓空間矢量與定子磁鏈幅值的變化關(guān)系，有如下結(jié)論：(1)所加電壓矢量與當(dāng)前定子磁鏈的夾角小于時(shí)，定子磁鏈增大；(2)所加電壓矢量與當(dāng)前定子磁鏈的夾角大于時(shí)，定子磁鏈減小；(3)所加零電壓矢量時(shí)，定子磁鏈為零。當(dāng)所加電壓矢量與當(dāng)前定子磁鏈的夾角大于時(shí)，按照上述結(jié)論，定子磁鏈幅值應(yīng)該減小。 電壓空間矢量對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響根據(jù)前面分析，當(dāng)施加電壓空間矢量時(shí)，如果忽略定子磁鏈幅值的變化，只考慮定子磁鏈相位角的變化，由于轉(zhuǎn)子磁鏈在電壓矢量作用過程中變化緩慢，可以近似認(rèn)為保持不變，因此轉(zhuǎn)矩角發(fā)生了變化。假設(shè)轉(zhuǎn)矩角，此時(shí)轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)矩角的嚴(yán)格單調(diào)增函數(shù)。(2)所加電壓矢量滯后于當(dāng)前定子磁鏈時(shí)，轉(zhuǎn)矩減小。3 直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的建模與仿真 仿真模型的建立直接在電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，保持定子磁鏈幅值為額定值，以便充分利用電動(dòng)機(jī)鐵心；轉(zhuǎn)子磁鏈幅值由負(fù)載決定。在直接轉(zhuǎn)矩控制中，其基本控制方法就是通過選擇電壓空間矢量來控制定子磁鏈
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