磁链对异步电机直接转矩控制系统影响的仿真研究

论文摘要

直接转矩控制（DTC）技术自问世以来,就以其新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动态和静态性能受到了广泛的关注并得到了迅速的发展。简单地说,直接转矩控制技术,利用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节（Band-Band控制）产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。尽管直接转矩控制技术已经趋于成熟,然而其中的磁链观测问题一直没有得到很好的解决。基于此,本论文在介绍异步电机直接转矩控制系统基本原理的基础上,深入探讨直接转矩控制中磁链估算的方法,并根据传统直接转矩控制系统中存在的缺陷以及对异步电机调速性能的要求,本文采用一种全阶闭环磁链观测器,以定、转子磁链为状态变量,直接对其进行观测,将观测所得磁链直接用于直接转矩控制系统从而实现了对定子磁链的准确观测。本文利用MATLAB/SIMULINK软件对以上方法进行了仿真研究,构建了基于模型参考自适应方法的无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型。仿真结果表明,与传统的磁链观测器模型相比,采用全阶闭环磁链观测器直接转矩控制系统在带载、空载起动,运行过程中调速,突然加、减负载及高、低速等各种运行状态下,均具有良好的稳态和动态性能,而且在定子电阻发生变化时依然可以取得较好的效果。因此可以得出这样的结论,采用上述方法增强了系统的参数鲁棒性,提高了直接转矩控制系统性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 现代交流调速技术与交流电机控制的发展
• 1.1.1 现代交流调速的发展
• 1.1.2 交流电机控制技术的发展
• 1.2 直接转矩控制技术的发展、特点以及存在的问题
• 1.2.1 直接转矩控制技术的产生与发展
• 1.2.2 直接转矩控制技术的特点
• 1.2.3 传统直接转矩控制技术存在的问题
• 1.3 直接转矩控制技术的新动向
• 1.4 选题的意义及论文的主要内容
• 1.4.1 选题的意义
• 1.4.2 论文研究的主要内容
• 第二章 异步电动机直接转矩控制原理
• 2.1 异步电动机的数学模型
• 2.1.1 三相坐标系下的异步电动机数学模型
• 2.1.2 3/2 静止坐标变换
• 2.2 逆变器的数学模型与电压空间矢量
• 2.3 磁通和转矩闭环控制原理
• 2.4 直接转矩控制系统基本结构
• 2.5 直接转矩控制系统中磁链观测模型
• 2.5.1 基于定子电压和电流的磁链观测模型（ u- i模型）
• 2.5.2 基于定子电流和转速的磁链观测模型（i - n 模型）
• 2.5.3 基于定子电压电流和转速的磁链观测模型（u-i-n 模型）
• 本章小结
• 第三章 自适应磁链观测器的设计
• 3.1 模型参考自适应系统的构成
• 3.2 用李亚普诺夫稳定性理论设计模型参考自适应系统
• 3.2.1 李亚普诺夫稳定性定理
• 3.2.2 用系统状态变量构成自适应律
• 3.3 自适应全阶磁链观测器
• 3.4 基于自适应全阶磁链观测器的转速自适应辨识
• 本章小结
• 第四章 改善后直接转矩控制系统仿真研究
• 4.1 仿真软件MATLAB 简介
• 4.1.1 MATLAB 语言
• 4.1.2 软件构成
• 4.2 直接转矩控制系统仿真模型
• 4.3 不同磁链观测器对直接转矩系统性能影响的仿真与研究
• 4.3.1 系统动态性能的测试
• 4.3.2 系统稳态运行仿真研究
• 4.3.3 系统高速范围运行仿真研究
• 4.3.4 系统电机参数变化仿真研究
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢