异步电机直接转矩控制

摘    要

随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展，各类电机控制技术不断得到发展。其中直接转矩控制技术(DTC)作为继矢量变换控制之后又一项新型的现代交流调速控制技术，其思路是把交流电机与逆变器看作一个整体对待，采用空间电压矢量分析方法进行计算，免去了矢量变换的复杂计算。控制系统具有结构简单，鲁棒性强、静动态性能好、便于实现全数字化等到优点，所以得到了越来越广泛的重视。无速度传感器技术是当前交流传动领域中的研究热点，由于速度传感器的安装不仅增加了系统的成本，而且存在安装不便、维修困难等缺点，因而用软件代替速度传感器来辨识转速，即无速度传感器技术，具有非常好的应用前景。

本论文从异步电机的数学模型出发，介绍了直接转矩控制的基本原理，并且对无速度传感器技术进行了深入的研究，建立了基于磁链的速度辨识方案的数学模型，并将它应用到直接转矩控制系统中进行仿真。

本论文用Matlab/Simulink软件进行仿真,构建了不同速度范围的辨识方案的仿真模型，并将它们直接应用于直接转矩控制系统，对无速度传感器的异步电机直接转矩控制系统进行了仿真研究。仿真结果说明了所建模型的正确性, 控制系统具有满意的辨识精度、优良的动静态性能和较高的控制效果。为满足交流调速系统结构的简单化，在降低成本的同时，提高系统的整体可靠性，无速度传感器调速系统的研究成为交流传动中一个重要的研究课题。

关键词：异步电机；直接转矩控制；无速度传感器；仿真

目    录

摘    要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1交流调速控制策略的现状和发展 1

1.2无速度传感器直接转矩控制国内外研究现状 3

1.2.1直接转矩控制技术国内外发展概况 3

1.2.2无速度传感器技术国内外研究现状 4

1.3 无速度传感器直接转矩控制存在的问题 7

1.4 本文所做的工作和意义 8

第2章 直接转矩控制的基本理论 10

2.1三相交流异步电机的数学模型 10

2.2 三相电压型逆变器数学模型和电压空间矢量 12

2.3 直接转矩控制的基本原理 14

2.3.1 定子磁链控制 15

2.3.2 定子磁链滞环设计 16

2.3.3 电磁转矩控制 17

2.3.4 电磁转矩滞环设计 18

2.4小结 19

第3章 异步电动机的转速辨识 20

3.1基本仿真框图 20

3.2无速度传感器的设计 23

3.3 基于磁链模型的转速辨识 25

3.3.1 基于磁链模型的仿真框图 25

3.3.2磁链辩识模型存在的问题 26

3.4 小结 26

第4章 无速度传感器直接转矩控制系统的计算机仿真 27

4.1 区域判断 28

4.2 最佳开关表的选择 28

4.3 无速度传感器直接转矩的计算机仿真 30

4.3.1 仿真结构框图 30

4.3.2 仿真结果及分析 30

4.4 设计无速度传感器时所存在的问题 34

4.5 改善无速度传感器的性能 34

4.6 小结 35

第5章 结论与展望 36

参 考 文 献 37

致    谢 40