《异步电机直接转矩控制研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异步电机直接转矩控制研究（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北工业大学硕士学位论文摘要近年来随着电力电子技术的发展，各类电机控制技术不断得到发展。其中直接转矩控制技术( D T C ) 作为继矢量变换控制之后发展起来的叉一项新型现代交流电机控制技术，以其控制简单、鲁棒性强、动态性能好的优点得到了越来越广泛的重视。本文首先介绍了异步电机直接转矩控制的基本原理，从异步电机的数学模型人手，逐步分析，从而得到磁链和转矩。通过对逆变器开关状态的分析进而得到电压空间矢量，并且论述了电压空间矢量与转矩和磁链之间的关系，使用两点式调节方法对定子磁链进行调节，实现六边形磁链轨迹和圆形轨迹方案，对转矩采用三值调节器进行调节，以实现转矩的快速调节。为了完成对直接转矩控制方
2、法的验证，设计了一个异步电机控制系统，完成了控制系统的硬件电路的设计和相关软件的编写和调试。最后根据以上的讨论和实际应用中的情况，分别采用六边形磁链方案和圆形磁链方案，以高速数字信号处理器T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7 A 作为核心控制部件，在一台0 ，1 2 k W 的绕线式异步电机上实现了异步电机直接转矩控制。实验结果验证了作者采用的直接转矩控制方法的可行性和正确性，同时得到圆形磁链方案实验结果优于六边形磁链方案的结论。关键字：直接转矩控制、定子磁链、磁链调节、转矩调节、逆变器西北工业大学硕士学位论文A B S T R A C TA B S T R A C TW i t h
3、t h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i ca n de l e c t r o nt e c h n i q u e ，v a r L o u sm e t h o d sa n dt e c h n i q u ew e r eu s e do nm o t o rc o n t r o lt h e s ey e a r s O n eo ft h e m ，a san e wa s y n c h r o n o u sm o t o rc o n t r o lt e c h n i q u e ，t h eD i r e c tT o r
4、 q u eC o n t r o l( D T C ) t e c h n i q u ea t t r a c t sm o r ea n dm o r ea t t e n t i o na f t e rS p a c eV e c t o rC o n t r o lt e c h n i q u eb e c a u s eo fi t sr o b u s tc h a r a c t e r i s t i c s ，s i m p l er e a l i z a t i o na n de x c e ll e n td y n a m i cr e s p o n s e
5、 T h i st h e s i si n t r o d u c e st h eb a s i cp r i n c i p l eo fd i r e c tt o r q u ec o n t r o lo na s y n c h r o n o u sm o t o r T h r o u g hm a t h e m a t i c sm o d e lo fa s y n c h r o n o u sm o t o r ，s t a t o rf l u xa n dt o r q u ec a nb eg o t A f t e rt h ea n a l y s i s
6、o ft h es t a t eo fc 。n v e r t e rs w i t c h e s ，t h ev o l t a g es p a c ev e c t o ri sr e c e i v e d O nt h eb a s i so fh e x a g o ns t a t o rf l u xt r a c em e t h o do ft r a d i t i o n a ld i r e c tt o r q u ec o n t r o l ，b yc h a n g i n gt h er e g u l a t i o no fs t a t o rf
7、l u x ，h e x a g o na n da p p r o x i m a t er o u n dt r a c eo fs t a t o rf l u xc a nb eg o tw h e nu s i n gd i f f e r e n tv o l t a g es p a c ev e c t o r T h ef a s tr e q u l a t i 。ni sr e a l i z e dw h e nt h r e e v a l u er e g u l a t o ri su s e dt oa d j u s tt o r a u e I no r d
8、 e rt ov e r i f yt h ec o n t r o lm e t h o d ，a u t h o rd e s i g n e da na s v n c h r o n o u sm o t o rc o n t r o ls y s t e mu s i n gt h em e t h o do fd i r e c tt o r q u ec o n t r o lH a r d w a r ed e s i g nu s e sh i g h s p e e dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o rT M S 3 2 0
9、L F 2 4 0 7 Aa st h ek e vc o n t r o lp a r t S o f t w a r ed e s i g na d o p t sh e x a g o ns t a t o rf l u xs c h e m ea n dr o u n ds t a t o rf l u xs c h e m er e s p e c t i v e l y A f t e rt h es y s t e mi ss e tu p ，t h ed i r e c tt o r q u ec o n t r o lm e t h o di sr e a l i z e d
10、f o ra0 1 2 k ww i n d i n ga s y n c h r o n o u sm o t o r T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l tv e r i f i e dt h ef e a s i b i l i t ya n de x a c t n e s so ft h ec o n t r o lm e t h o d A tt h es a m et l m et h ec o n c l u s i o ni sd r a w nt h a tt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t
11、o fr o u n ds t a t o rf l u xs c h e m ei sm o r es a t i s f a c t o r yt h a nt h a to fh e x a g o ns t a t o rf l u xs c h e m e K e yw o r d s ：d i r e c tt o r q u ec o n t r o l 、s t a t o rf l u x 、f l u xr e g u l a t i o n 、t o r q u er e g u l a t i o n 、c o n v e r t e r疆j 工业大学硕土学位论文第1
12、章绪论第1 章绪论毫槐调速系统，广泛地应用子枧披、矿山、冶金、化工、纺织、造纸、承混、交通等工业部门”1 。直流电机和交流电机在1 9 世纪先聪诞生，在2 0 戡纪的大部分年 弋毽，鏊予盔滚奄貔吴套缆越豹溺速牲珑，毫蛙锈溺逮系绞一般都莱赐童溅电机，随流电机调速一直占有主导地位；交流调速虽有应用，但其性能始终无法与直滚漩逮褶聪敌。隧藿生产技术静不拶缓L 震，壹滚毫极潺蘧辩薄弱黪第逐步遂示出来，由于按向器的存在，使得直流电机的维护工作量加大，单机密量、最高转速以及使用环境都受蓟限铽。交流电耄f l 调速系统由予不存在赢流毫钒溺速系统维护困难积难以实现离速驱动等缺点，其突出的优点熙：电机造价成本低，
13、结丰句简单，维护容易，可以实现高聪大功率以及高速驱动，适宜在恶劣的条件下工作，系统成本逐澈辫馁，莠虽能够达到与壹溅电拉棚嗣甚至超出壹溅电枧的控铡效累，因此近年来成为人们研究、推广的热潮”2 。”。由于交流电机原理上的原因，其宅磁转短难泼像壹滤邀橇那梯壹接遴遘毫漉憝符灵灏熬瞬醚控割，困戴交藏电机的使用如上所述受到很大限制。2 0 世纪7 0 年代初发明的矢照控制技术( 或称磁场定潞登耩艘零) ，遴过垒稼变换，藏突流龟貔酶定予宅藏分麓戒藤磁分量j 鼙转矩分馘，用来分别控制磁通和转矩，获得了和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机溺速系统的应用得到很大的推广“”5 。1 9 8 5 年德鬻D e
14、p e n b r o c k 教授提出了奁接转短控制联论，它完全摈夯模拟直澈电机的勰耦慰想，其掇镪l 思路是对于一台交流异步电机，若维持定予磁链幅慎懂定，其转矩以及转矩增长率霹以通过改变定子皴链矢羹x 孝转子翡转差惫平均邃壤，迅速加以控铡，大大提高了电机的转矩性能”“”1 。另外还有解耦控制、非线性控制、智能控制等方法，形成了一系氍在缝黥上可以秘壹藏溺速系统稳媲美熬离往交滚调逮系绫，大大扩鼹了交流电机的应用范围、”“】。1 1现代电力电子技术的发展“”“”“”h “”“”1 “n ”“”现代电力电子技术是门新兴的高新跨学科技术，其主鼷的应用方法是利用西北工业大学硬士学位论文第1 章绪论电力电
15、子器件对电能进行控制和转换，包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。电力电子技术的不断发展对交流电机的应用起到了巨大的推进作用，其内容主要包括三个方面：电力电子器件、变流技术和控制技术。1 1 1电力电子器件的发展近年来，随着材料科学和微电子技术的发展，电力电子技术取得了长足的进展，各种新型电力电子开关器件不断涌现，从而使变频装置的硬件性能不断提高，可靠性大为增强，为交流电机调速系统的进一步发展提供了强有力的物质支持。2 0 世纪8 0 年代以来，新一代高频化、全控型的功率集成器件逐渐代替了传统的半控型晶闸管。可关断晶闸管( G T O ) 、电力晶体管( G T R ) 、功率场效应晶体管(
16、 功率M O S F E T ) 、绝缘栅双极型晶体管( I G B T ) 、静电感应晶闸管( S I T H ) 以及M O S 控制晶闸管( M C T ) 等器件的产生和发展，已经形成了一个新型电力电子开关器件的大家族。另外，智能功率集成模块( I P M ) 将开关器件与部分控制电路、驱动电路、保护电路功能集成在一个模块上，进一步促进了变频装置向小型化、高频化、低噪声、高性能、高可靠性、低成本方向发展。目前电力电子器件正在向大功率化、高频化、小体积、集成化、智能化、低损耗、易触发、易于保护等方向发展。1 1 2变流技术与控制技术以电力电子器件为核心，通过不同的电路拓扑结构和控制方式来实现对电能的转换和控制的方法，称为变流技术，其中逆变转换不仅能把直流变成可调压的交流，而且可以输出连续可调的工作频率；而整流变换和逆变变换是交一直一交变频器的主要环节，目前，已出现了各种型号通用变频器，具有体积小、重量轻、功率增益高、控制灵活、控制性能好、效率高的优点。近年来，随着全控型电力电子器件的出现，变流技术与控
