异步电机直接转矩控制中降低转矩脉动的研究

论文摘要

直接转矩控制（Direct Torque Control,DTC）以其结构简单、转矩响应快、对参数鲁棒性好等优点在交流传动占有重要的地位。但其转矩脉动较大、开关频率不恒定和启动电流过大等不足阻碍了其进一步的发展和应用。本文深入理解基本直接转矩控制原理的基础上,对直接转矩控制中的转矩脉动进行了研究,分析了转矩脉动产生的原因,针对性地提出了改善转矩脉动的措施。在对转矩脉动产生原因进行理论分析的基础上,找到了影响转矩脉动的多种关键因素。参考转矩脉动是影响采用直接转矩控制法的输出转矩的重要原因之一。本文首先对PI速度调节器输出的参考转矩进行了优化处理,使参考转矩的波动降到较低的水平,这为降低转矩脉动创造了条件。然后根据定子磁链与转矩之间的关系,提出了变负载工况中轻载下降低定子磁链幅值以达到减小转矩脉动的目的的方法,仿真实验验证了该方法的有效性。此外,针对传统直接转矩控制法中可选择的电压空间矢量数量较少和控制周期内只作用单一空间电压矢量这两个主要矛盾,本文对基于离散空间矢量调制的直接转矩控制（Discrete Space Vector Modulation DTC,DSVM-DTC）策略进行了仿真研究,通过结合零矢量、正向矢量、反向矢量对转矩的作用效果会随转速变化的原理,对DSVM-DTC的高速区的空间电压矢量表进行了改进,优化了空间电压矢量表。仿真结果表明该方法能较明显地减小直接转矩控制的转矩脉动。本文最后对基于F2812DSP的电机控制实验平台做了总体的规划与设计。为进一步实际验证本文提出的降低转矩脉动的方法创造了条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 交流调速技术简介
• 1.2 直接转矩控制技术的研究现状
• 1.3 直接转矩控制降低转矩脉动的研究现状
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 异步电动机直接转矩控制的基本原理及仿真研究
• 2.1 直接转矩控制的基本原理
• 2.1.1 理想逆变器的数学模型及空间电压矢量
• 2.1.2 磁链的观测与控制
• 2.1.3 转矩的计算与控制
• 2.1.4 圆形磁链DTC 的基本原理
• 2.2 直接转矩控制仿真研究
• 2.2.1 系统仿真模型的建立
• 2.2.2 典型工况下的仿真结果
• 2.2.3 仿真结果分析
• 2.3 本章小节
• 第三章 降低转矩脉动的研究
• 3.1 直接转矩控制系统转矩脉动产生的分析
• 3.2 减小参考转矩脉动的研究
• 3.3 定子磁链对转矩脉动的影响
• 3.4 基于改进的DSVM 减小转矩脉动研究
• 3.4.1 DSVM 基本原理
• 3.4.2 DSVM 开关表的制定
• 3.4.3 DSVM-DTC 的仿真结果及对比分析
• 3.4.4 对DSVM 空间电压矢量表的改进
• 3.5 本章小结
• 第四章 硬件实验平台的搭建
• 4.1 主电路的设计
• 4.1.1 整流电路
• 4.1.2 滤波电路
• 4.1.3 逆变电路
• 4.2 检测电路的设计
• 4.2.1 电流检测与转换电路
• 4.2.2 电压检测与转换电路
• 4.2.3 转速检测与转换电路
• 4.3 控制电路的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 展望及进一步工作的规划
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录