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1、三相异步电机直接转矩控制研究毕 业 设 计设计题目 三相异步电机直接转矩控制研究 学生姓名 曲世彪 学 号 20092252 专业班级 电气工程及其自动化09级2班指导教师 王晓晨 院系名称 电气与自动化工程学院 2013 年 5 月 15日II目 录中文摘要：1关键词：1Abstract:2Keywords:31 绪论41.1 课题研究的背景、目的及其意义41.2 直接转矩控制算法的国内外研究现状62 直接转矩控制的理论基础62.1 三相异步电机的数学模型62.1.1三相异步电机的数学模型62.1.2电压空间矢量对定子磁链的影响82.1.3电压空间矢量对电机转矩的影响92.2 逆变器以及基本
2、空间矢量的概念和原理103. 直接转矩控制的控制原理123.1定子磁链矢量空间位置检测133.2 定子磁链、转矩和扇区的计算143.2.1定子磁链估计143.2.2 电磁转矩估计183.3 定子磁链和电磁转矩的控制183.4磁链调节和转矩调节203.5 起动问题213.6 直接转矩控制与传统的矢量控制比较213.6.1 直接转矩控制的特点223.6.2 DTC与矢量控制的比较223.7 本章小结234. 直接转矩控制系统的仿真和性能分析234.1 关于MATLAB软件234.2 MATLAB软件简介244.3 直接转矩控制系统的MatlabSimulink仿真244.4 直接转矩控制系统的性能
3、优缺点分析264.5本章小结27结论28谢辞30参考文献31三相异步电机直接转矩控制研究三相异步电机直接转矩控制研究中文摘要：对于三相异步电机来说，直接转矩控制（DTC）是一种高性能的变频调速控制方案。三相异步电机的直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型、高性能变频调速技术。它利用空间矢量分析方法，直接在定子坐标系下计算和控制交流电机的转矩，采用定子磁场定向，通过对转矩和磁链的滞环控制产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得系统的高动态性能。直接转矩控制技术具有转矩响应快、控制结构简单、易于实现全数字化的特点，得到广泛应用。随着经济的发展，在诸多领域里利用高性
4、能的交流调速逐步替代价格较高的直流调速是一个趋势。而直接转矩控制是高性能交流调速技术中潜力最大的一种，而且其控制方法本身非常适合全数字化实现，所以对其进行深入的研究具有良好的现实意义。1985年德国学者Depenbrock和日本学者Takahashi相继提出异步电机的直接转矩控制(DTC)思想。直接转矩控制技术一诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静态性能受到了普遍的关注和得到了迅速的发展。DTC的研究虽然已取得了很大进展，但是它在理论和实践上还不够成熟，如低速性能差、脉动转矩大、限制了系统的调速范围。 本论文研究采用直接转矩控制方案的三相异步电机变频调速系统。涉及到电机传
5、动、电力电子技术、自动控制原理等多学科领域，对直接转矩控制系统的研究，包括转矩计算、磁链计算、转矩、磁链滞环调节器及转速PI调节等，主要包括以下四个部分： 第一部分，介绍课题的研究背景和国内研究现状。第二部分，建立三相异步电机的数学模型，明确直接转矩控制的基本原理。第三部分，详细分析直接转矩控制系统各部分的组成。第四部分，用MATLAB的SIMULINK工具对所设计的三相异步电机直接转矩控制系统进行仿真，并根据仿真结果分析系统的动、静态控制效果。关键词：异步电机、直接转矩控制、系统仿真、磁链计算Abstract:For three-phase asynchronous motor direct
6、 torque control (DTC) is a high performance frequency control. The three-phase asynchronous motor direct torque control following the vector control technology developed a new, high-performance frequency control technology. Use of space vector analysis method, directly in the stator coordinate syste
7、m and control the torque of the AC motor stator flux orientation control of torque and flux hysteresis PWM signal directly to the inverter switching state the optimal control, in order to obtain high dynamic performance of the system. Direct Torque Control with fast torque response, the control stru
8、cture is simple, easy to implement fully digital features, are widely used.With economic development, the use of high-performance AC speed gradually to replace higher-priced DC speed in many areas is a trend. Direct Torque Control is the greatest potential for a high-performance AC variable speed, a
9、nd the control method is very suitable for all-digital, so its in-depth study has a good practical significance.1985 German scholar Depenbrock and Japanese scholars Takahashi have put forward the idea of induction motor direct torque control (DTC). Direct Torque Control technology was born, novel co
10、ntrol their own thoughts, concise system structure, excellent static performance by the general concern and has been a rapid development.The DTC study has been made a lot of progress, but it also in theory and practice is not mature enough, such as low-speed performance, torque ripple, limiting the
11、speed range of the system.Three-phase induction motor speed control system of this thesis direct torque control scheme. Related to the multidisciplinary field of motor drives, power electronics, automatic control theory, the direct torque control system, including torque calculation, flux, torque, f
12、lux linkage hysteresis regulator and speed PI regulator, mainly includes the following four parts:First part of introducing the subject of research background and domestic research status quo.The second part of the establishment of a mathematical model of the three-phase asynchronous motor, clear ba
13、sic principle of direct torque control.The third part, a detailed analysis of the composition of the various parts of the direct torque control system.The fourth part of the simulation using MATLAB-SIMULINK tool for the design of three-phase asynchronous motor direct torque control system and dynami
14、c analysis of simulation results, static control effect.Keywords:Asynchronous motors, DTC, System Simulation, MTBLAB, Flux calculation1 绪论1.1 课题研究的背景、目的及其意义在我们的日常生活中，电机传动设备已经深入到社会生活的各个领域。在能源开采、工业生产以及交通物流等等领域中，电机传动设备更是必不可少的，可以说它与我们的生活息息相关。在这些电机传动设备的应用领域中，比如风机水泵、港口起重设备、风力发电机等等还有对电机进行调速的需求。交流异步感应电动机具有结
15、构简单、运行稳定、成本低廉以及维护简单的特点，在其中占据了绝大多数。统计表明，我国60的发电量是通过各类电动机消耗的。而在使用的所有电机中，80以上为功率在220KW以下的中小型交流感应异步电机。就交流调速系统本身来说，在很多港口码头、工厂车间、大型电站和大型船舶航天器的制造场所，对调速性能有着很高的要求，不仅要求速度精度高，还要求转矩响应精确迅速。目前，我国在相关技术的研究和产品化上跟国外先进水平还相去甚远。更重要的是，统计表明，在我国电机驱动系统的能源利用率极低，与国外平均水平相比要低20，存在非常严重的电能浪费情况，这对我国本来就十分严峻的用电现状可以说更加不利。因此，为了满足不断发展的实际需求，同时减小能源损耗，延长电机寿命，必须不断发展高性能、高精度的交流电机调速技术。这不仅关乎我们当前的经济发展，更重要的，因为它与能源开发和节约息息相关，还对我们未来的可持续发展有非常重要的意义
