《MATLAB基于直接转矩的异步电机调速系统仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB基于直接转矩的异步电机调速系统仿真（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-范文最新推荐-1 / 17MATLAB 基于直接转矩的异步电机调速系统仿真基于直接转矩的异步电机调速系统仿真 基于直接转矩的异步电机调速系统仿真 基于直接转矩的异步电机调速系统仿真 基于直接转矩的异步电机调速系统仿真摘要 ： 直接转矩控制是一种高性能的交流电机调速技术 。 本文针对异步电机交流调速系统的特点，利用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系下计算交流电机的磁链和转矩 ， 并跟踪定子磁链和转矩 ， 采用定子磁场定向 ， 借助于离散的两点式调节产生 PWM 信号 ， 对逆变器的开关状态进行最优控制 ， 从而获得高动态性能的转矩响应 。 直接转矩控制避免了矢量控制中复杂的变换和参数运算，使
2、控制结构变得简单。5259本文首先介绍了电机调速系统的发展 、 直接转矩控制技术的特点及研究现状 ， 然后介绍了直接转矩控制的基本工作原理 ， 接着在 MATLAB/ simulink 环境下搭建了定子磁链轨迹近似圆形的异步电机直接转矩控制系统的仿真模型 ， 并详细介绍了该仿真模型各环节的具体搭建过程 ， 从理论上验证了该方法的可行性 。 最后对仿真波形进行分析 ， 结果表明系统性能与期望值相吻合，从而验证了该仿真系统的正确性。关键词： 直接转矩控制；空间矢量 ；仿真； matlab-范文最新推荐-3 / 17Simulation Simulation Simulation Simulatio
3、n of of of of the the the the speed speed speed speed regulation regulation regulation regulation system system system system of of of of asynchronous asynchronous asynchronous asynchronousmotor motor motor motor based based based based onononon direct direct direct direct torque torque torque torqu
4、e control control control controlAbstract: Abstract: Abstract: Abstract: Direct torque control is a high performance speed control technology of AC motor.In 1.4 直接转矩控制的特点及发展现状 41.4.1 直接转矩控制系统的主要特点 . 41.4.2 直接转矩控制的发展现状 . 51.5 问题的提出与解决途径 . 52 直接转矩控制的基本原理 . 72.1 异步电动机的数学模型 . 72.1.1 异步电动机三相动态模型 . 72.1.2
5、 静止两相正交坐标系中的动态数学模型 . 82.1.3 状态变量的选取 . 92.2 直接转矩控制的原理结构图 102.2.1 直接转矩控制的原理结构图 . 103 三相异步电动机直接转矩控制系统的建模 . 123.1 系统仿真环境 123.2 三相异步电机直接转矩控制系统的建模 . 13-范文最新推荐-5 / 173.2.1 三相 - 两相变换（ 3/2 变换）的仿真实现 . 133.2.2 定子磁链计算的仿真模型 . 163.2.3 转矩计算的仿真模型 . 173.2.4 磁链、转矩控制模型 . 183.2.5 磁链幅值计算与区域判定模型 183.2.6 空间矢量选择单元的仿真模型 203
6、.2.7 逆变器开关状态选择的仿真模型 . 264 系统仿真结果及分析 . 284.1 系统参数设定 284.2 仿真波形分析 284.2.1 电机空载启动 . 284.2.2 电机轻载启动 . 294.2.3 电机过载能力测定 . 314.2.4 突加负载 314.2.5 突减负载 325 结论与展望 34致谢 . 35参考文献 . 3611 绪论1.1 电机调速系统的发展电动机作为把电能转换为机械能的主要设备 ， 在-范文最新推荐-7 / 17工农业生产 、 国防 、 科技及社会生活等各个领域发挥着重要的作用 。 根据采用电流制式不同 ， 电动机分为直流电动机和交流电动机两大类 。 历史上
7、最早出现的是直流电动机 ， 长期以来 ， 在高性能调速领域大多数采用 件发展到 PID 、 PIC 通过门极或栅极控制脉冲可实现元器件导通与关断的全控元器件。在元器件的控制模式上 ， 从电流型控制模式发展到电压型控制模式 ， 不仅大大降低了门极 （ 栅极 ） 的控制功率 ， 而且大大提高了元器件导通与关断的转换速度 ， 从而使元器件的工作频率从工频、中频到高频不断提高。 GTR 目前的额定值已达到 1800V/800A/2kHz 、1400V/600A/5kHz 、 600V/3A/100kHz 。 IGBT 的频率一般不会超过 100kHz ，但高频性能 比GTR 好。在元器件结构上，从分立
8、元器件发展到由分立元器件组合成功率变换电路的初级模块 ， 继而发展到将功率变换电路与触发控制电路 、 缓冲电路 、 检测电路等组合在一起的复杂模块 。 近年来 ， 功率元器件的发展更趋于智能化和集成化 ， 集驱动 、 保护 、 逻辑等单元为一体的只能功率模块（ IPM ）已经得到了广泛的应用。可以说，这些新型电力电子器件的发展给高性能交流调速技术的发展奠定了坚实的基础。1.3 交流调速控制技术的发展-范文最新推荐-9 / 17交流传动系统在今天有如此大的进步 ， 主要是由于电力电子学 、 微电子学和控制理论的飞速发展，尤其是现代控制策略的成功应用。具有代表性的交流电动机的控制策略有 ：转速开环
9、恒压频比控制、转差频率控制、磁场定向控制（矢量控制 ） 、直接转矩控制、自适应控制与智能控制等 。 此外 ， 无速度传感器的交流传动控制技术已经成为近年来研究的热点 。 这些控制策略各有优缺点 ， 在实际应用中需根据具体要求恰当选择 ， 以便达到最佳控制效果。下面对各个控制策略分别进行简要的介绍。1.3.1 恒压频比控制与转差频率控制要使电动机的转速得到快速响应 ， 必须有效地控制转矩 。 开环恒压频比控制根据异步 获得电动机参数和转子磁链，也只有稳态的情况下才能实现解耦，弱磁时耦合仍然存在 。辨识以及使用状态观测器等现代控制理论方法，但是这些策略的引入使系统更加复杂化 ，控制的实时性和可靠性
10、也随之降低了。31.3.3 直接转矩控制（ DTC ）20 世纪 80 年代中期，德国学者 Dependrock M . 教授首次提出直接转矩控制理论 ， 并在 1987 年把它推广到弱磁调速范围。不同于矢量控制技术，它无须将交流电动机与直流电动机做比较 、 等效 、 转化 ， 不需要模仿直流电动机的数学模型 ， 也不需要为解耦而简化-范文最新推荐-11 / 17交流电动机的数学模型 。 它只是在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型 ， 强调对电动机的转矩进行直接控制 ， 省掉了矢量旋转变换等复杂的变换与计算 。 该方法通过检测得到的定子电压和电流 ， 采用定子磁场定向 ， 直接控制电动机的磁
11、链和转矩 ， 着眼于转矩的快速响应 ， 以获得高效的控制性能 。 它大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题，很大程度上客服了矢量控制的缺点。直接转矩控制技术从一诞生，就以新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的动 、 静态性能受到了人们普遍的关注 ， 各国学者在理论探讨和实验研究上都做了大量的工 作 ， 出现了各种各样的控制方案 。 德国作为直接转矩控制的发源地 ， 采用的是六边形磁链控制方案，着眼于大功率领域的实际应用。日本学者 Takahashi I . 教授提出的是近似圆形磁链的控制方案 ， 侧重于中小功率高性能调速领域的研究 。 从控制效果来看 ， 六边形方案在每六分
12、之一周期仅使用一种非零电压矢量 ， 这相当于六阶梯波形逆变器供电的情况 （ 无 时 ， 利用计算机控制的便利 ， 可以根据当前状态切换控制器的结构 ， 用变结构的方法改善系统的性能 。 目前只能控制技术在交流传动系统中应用较为成熟的是模糊控制和神经网络控制 ， 而且大多数是在模型控制的基础上增加一定的智能控制手段 ， 以消除参数变化和扰-范文最新推荐-13 / 17动的影响 。 虽然将智能控制用于交流传动系统的研究已经取得了一些成果 ， 但是还有许多问题尚待解决 ， 如智能控制器主要凭经验设计 ， 对系统性能缺少客观的理论预见性 ， 因此在交流传动中智能控制只不过是一种方法，并不能成为理论。1
13、.3.5 基于无速度传感器的交流传动控制技术一般来说，高性能的交流调速系统离不开速度的闭环控制。在交流电动机控制中 ， 速度传感器的安装不仅增加了控制系统的成本 ， 还存在安装与维护上的困难 ， 降低了系统的可靠性 ， 并且不适应恶劣的工作环境 ， 从而限制了它的使用范围 。 因此无速度传感器传动 控制技术是现代交流传动控制的一个重要研究方向 。 无速度传感器技术 ， 就是通过已知的调速系统参数快速而准确地估算出电动机的实际转速值 。 1975 年 ， Abbord A . 等人根据异步电机数学模型及控制原理 ， 推导出电动机的滑差表达式 ， 在无速度传感器领域做出了首次尝试。 1982 年， Joetten K . 首次将无速度传感器技术应用于矢量控制，使得交流传动技术又上了一个新台阶。从 20 世纪 0 年代至今，国内外学者又提出了诸多方法对转速进行估算。尽管目前已经有很多方法可以实现速度辨识 ， 但仍然有许多问题亟待解决 ， 如控制精度 、 复杂性和可靠性之间的矛盾 ， 低速性能的提高等 。 今后 ， 无速度传感器控制技术的研 -
