【正文】 TeHB為轉(zhuǎn)矩控制器的總滯環(huán)帶寬 給定定子磁鏈?zhǔn)噶?s? 實(shí)際的定子磁鏈?zhǔn)噶?s? 被控制在滯環(huán)帶內(nèi)并以之字形軌跡跟蹤給定定子磁鏈?zhǔn)噶?s? 。如圖 214 所示，共有 6個(gè)扇區(qū) (每個(gè)扇區(qū)占 60。圖 211 中的電壓矢量表模塊輸入信號(hào)SH?、 HeT和 S(k)，通過查表方式得到需要加在逆變器上的適當(dāng)?shù)碾妷菏噶?，如?21 所示。如果忽略定子電阻，可得下式： ? ?SsdV dt ?? (216) 或者 sSVt?? ? ? (217) 上式表明，定子磁鏈?zhǔn)噶?s? 的增量為電壓矢量 K 與時(shí)間增量出的乘積，也 就是說它與逆變器的六個(gè)非零電壓矢量之間存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖 214， 215所示。通過查表 21，可以選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏噶孔饔糜陔姍C(jī)，其電壓矢量實(shí)際上同時(shí)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行控制?？梢?，電壓矢量 1V 、 2V 和 6V 作用時(shí)，磁鏈會(huì)增大；而當(dāng) 3V 、 4V 和 5V 作用時(shí)，磁鏈會(huì)減小。零矢量 ( 0V 或 7V )使電機(jī)終端短路，此磁鏈和轉(zhuǎn)矩保持不變。 表 22 電壓矢量引起的磁鏈和轉(zhuǎn)矩的變化 電壓矢量 1V 2V 3V 4V 5V 6V 07VV s? ? ? ? ? ? ? 0 eT ? ? ? ? ? ? ? 例如，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在圖 214 中扇區(qū) s(2)的 B 點(diǎn)，此時(shí)磁鏈過高，轉(zhuǎn)低，即SH?=1，HTe =1，由此查表 21，可知 下一步電壓矢量 4V 將作用變器，即產(chǎn)生軌跡 BC 段。如果需要，系統(tǒng)還可以加上速度控制環(huán)節(jié)和弱磁控制 ??2環(huán) 節(jié) 。 定子磁鏈的估計(jì)模型 在異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，在電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行范圍內(nèi)準(zhǔn)確無誤地估計(jì)定子磁鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)高動(dòng)態(tài)性能的前提和保證。 定子磁鏈估計(jì)的 ui 模型 ui 模型是用定子電壓和定子電流來確定定子磁鏈的模型。這種模 型只有在被積分的差值較大時(shí)才能提供正確的結(jié)果，只有在 10％額定轉(zhuǎn)速以上，特別是在 30％額定轉(zhuǎn)速以上時(shí)，才能夠非常準(zhǔn)確地估計(jì)定子磁鏈。在 30％額定轉(zhuǎn)速下范圍內(nèi)，由于定子電阻壓降不可忽略，故定子磁鏈只能根據(jù)轉(zhuǎn)速來計(jì)算。模型的基本方程式如下： 22()()mms a S s a r arrmms S s rrrLLLiLLLLLiLL? ? ???????? ? ?????? ? ????? (219) 22m s a S r as a r rm s rm s S rs r rm s rLLRL L LLLRL L L???????? ? ???? ? ??????? ? ???????? ? ???? (220) 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 定子磁鏈估計(jì)的 un 模型 un 模型是 ui 模型和 in 模型的綜合。由 in 模型向 ui 模型切換需要一個(gè)電流 PI調(diào)節(jié)器，它的作用是強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)模型電流與實(shí)際的電動(dòng)機(jī)電流相等，這樣可以提高電動(dòng)機(jī)模型的仿真精度。為了表達(dá)清楚，重列 un 模型的基本方程如下： sa sa s ss s s su i Ru i R?????????????????? (221) 22m s a S r ar a r rm s rm s S rr r rm s rLLRL L LLLRL L L???????? ? ???? ? ????? ? ???????? ? ???? (222) 22()()s r ms a s a r aRms r ms a s rRmL L L iiLLL L L iiLL ?????????????????????? (223) 22s r mr a s a r ams r mr a s rmL L L iLL L L iL?????????????????????? (224) 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 3 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真研究 系統(tǒng)的總體構(gòu)成 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型總體結(jié)構(gòu)圖如圖 236 所示。 仿真模型的建立 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真模型總體結(jié)構(gòu)圖，逐步建立每一個(gè)模塊，然后整合在一起，就可以得到完整的控制系統(tǒng)仿真模型。 (1)異步電動(dòng)機(jī)模塊 異步電動(dòng)機(jī)模塊采用異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。此模塊已在本章第 1 節(jié)做了詳細(xì)介紹，此處不再贅述。模塊輸入為定子電壓的兩個(gè)分量 sau 、 su? 和定子華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 電流的兩個(gè)分量 sai 、 si? ，輸出為定子磁鏈的幅值 s? 。 (3)定子磁鏈控制器模塊 定子磁鏈控制器模塊采用雙電平模式，根據(jù) Matlab 模塊建立。 模塊輸入為給定定子磁鏈幅值 s?? 和實(shí)際定子磁鏈幅值 s? ，輸出為SH?。當(dāng)給定轉(zhuǎn)矩大于實(shí)際轉(zhuǎn)矩時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏噶恳栽龃筠D(zhuǎn)矩；當(dāng)給定轉(zhuǎn)矩小于實(shí)際轉(zhuǎn)矩時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏噶恳詼p小轉(zhuǎn)矩。 （ 227） eT? eT 2? , eTH =0 （ 228） 模塊框圖如圖 238 所示 ： 圖 238 電磁轉(zhuǎn)矩控制器模塊框圖 參數(shù)設(shè)置如下： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 Switch on point： 2 Switch off point： 2 Output when on： 1 Output when off： 0 (5)定子磁鏈所在扇區(qū)的判別模塊 定子磁鏈所在扇區(qū)判別模塊根據(jù)定子磁鏈的兩個(gè)分量 sa? 、 s?? 和給定定子磁鏈幅值 s?? 三者之間的相互關(guān)系建立。 模塊框圖如圖 239 所示。 轉(zhuǎn)換過程如圖 240 所示： 圖 240 邏輯值 1 到邏輯值 2 的轉(zhuǎn)換原理 0sa? ? 2ss? ???? 2ss? ???? 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 轉(zhuǎn)換為如下表格 3Y 2Y 1Y 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 其中 1Y A B C A B C A B C? ? ? (229) 2Y A B C A B C A B C??? (230) 3Y A B C A B C A B C? ? ? (231) (6)電壓開關(guān)矢量選擇模塊 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 電壓開關(guān)矢量選擇模塊根據(jù)電壓開關(guān)矢量表建立。 模塊框圖如圖 241 所示。 參數(shù)設(shè)置如下： ? ?( ) : (1 ) 1 2 ( 2 ) 1。模塊輸入為電壓開關(guān)矢量的二進(jìn)制表示，輸出為相位互差 120 的三相交流電壓。 1112 223 33022asabscuuuuu??? ???????? ????? ???? ??? ?????? (235) 模塊輸入為定子三相交流電壓分量 au , bu , cu ,輸出為定子兩相交流電壓分 量sau , su? 。 仿真結(jié)果及分析 為了驗(yàn)證所建立的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)模型的合理性和有效性，本文對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 圖 244 定子磁鏈曲線 圖 245 電磁轉(zhuǎn)矩曲線 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 246 負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線 圖 247 電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線 圖 244 至 圖 247 給出了異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果。圖 244 仿真結(jié)果表明，定子磁鏈幅值被控制在 Wb～ Wb 之間。 m。 m,電磁轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器帶寬為 2N m。 m～ 22N ～ , 電磁轉(zhuǎn)矩被控制在 8 N m之間。 仿真結(jié)果表明，定子磁鏈幅值和電磁轉(zhuǎn)矩幅值均被控制在給定值的一定范圍以內(nèi)，轉(zhuǎn)速響應(yīng)快速且平穩(wěn)，證明了本文所設(shè)計(jì)的異 步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的合理性和有效性。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的正確性和有效性。針對(duì)上述問題，本文設(shè)計(jì)了一種新的定子磁鏈估計(jì)模型，總結(jié)如下 ， 異步電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行范圍內(nèi)定子磁鏈的準(zhǔn)確估計(jì)是實(shí)現(xiàn)高性能的直接轉(zhuǎn) 矩控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。 針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制理論和技術(shù)的研究，本文還有許多尚未完成的工作，還有待于進(jìn)一步研究，且本文所設(shè)計(jì)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)只是在 Matlab 得到了驗(yàn)證，距離實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用還會(huì)面臨一些問題。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時(shí) .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx,190216 [2] 高景德 .交流電機(jī)及其系統(tǒng)分析 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 1993， 469486 [3] 洪乃剛 .電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx，197211 [4] 張燕賓 .實(shí)用變頻調(diào)速技術(shù)培訓(xùn)教程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [5] 藏英杰 . 交流電機(jī)的變頻調(diào)速 [M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社 ， 1984 [6] 閻國(guó)華 . 三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行速查表 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1993 [7] 王琰 .一種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制電壓矢量調(diào)制方法 [J].微特電機(jī)， 20xx， (3):2831 [24] [8] 王斌 .異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的探討與分析 [碩士學(xué)位論文 ].西安： 西安交通大學(xué)，20xx [9] 黃國(guó)治 .Y2 系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [10] 謝寶昌 .異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制新方法 [J]. 微特電機(jī)， 20xx， (3)： 911 [11] 李 夙 . 異步電動(dòng)機(jī)直 接轉(zhuǎn)矩控制 [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , [12] 王沫然 . simulink 4 建模及動(dòng)態(tài)仿真 [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社 , . 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