异步电机直接转矩控制系统转矩脉动分析与抑制对策研究

论文摘要

异步电机直接转矩控制(DTC)系统转矩脉动较大,是交流调速领域近年来研究解决的问题。论文详细论述了直接转矩控制的基本原理和异步电机DTC系统的控制过程,分别分析了控制周期和逆变器开关元件死区对异步电机DTC系统转矩脉动产生的影响,研究了转矩脉动受控制周期影响较大的作用机理。结合预测控制的思想,采用了基于占空比调制技术的两种算法,通过预测工作电压矢量作用时间来达到减小转矩脉动的目的。第一种算法根据定子电压和定子电流的变化量来预测控制时间,第二种算法只根据定子电流的变化量来预测控制时间,并对两种算法进行了比较分析。在此基础之上,对第二种算法作了改进,将其与离散电压空间矢量调制(DSVM)技术相结合,进一步提高了预测的精确度,并基于MATLAB6.5/Simulink平台建立了系统仿真模型,通过仿真实验对比验证了该基于预测控制时间的DSVM算法的有效性。在引入时间预测控制后,由于存在计算误差仍然还会存在转矩脉动,论文分析了转速调节的稳定性与计算时间控制计算精度之间的关系,用单神经元自适应PID控制技术取代了传统的PI调速技术,将无监督的Hebb学习规则与有监督的Delta学习规则相结合,提高了单神经元自适应PID控制器的学习能力,实现了速度调节器参数自整定。该系统不仅能够表现出很好的静、动态性能,而且进一步减小了转矩脉动。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 交流调速系统控制策略发展概况
• 1.2 直接转矩控制技术的发展过程
• 1.3 直接转矩控制的特点及研究现状
• 1.4 直接转矩控制的发展趋势
• 1.5 本课题的研究目的
• 1.6 论文主要研究内容及结构安排
• 第二章 异步电机直接转矩控制基本原理及系统仿真
• 2.1 异步电动机数学模型和坐标变换
• 2.1.1 异步电动机数学模型
• 2.1.2 坐标变换的基本思路
• 2.1.3 三相/二相变换
• 2.1.4 静止坐标系下的异步电机数学模型
• 2.2 异步电机直接转矩控制系统的工作原理及系统组成
• 2.2.1 直接转矩控制的控制原理
• 2.2.2 直接转矩控制的系统组成
• 2.3 直接转矩控制的调节过程
• 2.3.1 转矩调节
• 2.3.2 磁链调节
• 2.3.2 扇区选择
• 2.4 基于MATLAB/Simulink的DTC系统仿真
• 2.4.1 建模方法的选择
• 2.4.2 异步电机直接转矩控制仿真系统的构成
• 2.4.3 异步电机直接转矩控制系统的仿真研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 异步电机DTC系统转矩脉动分析及改善
• 3.1 影响转矩脉动的主要因素
• 3.1.1 工作电压矢量对转矩脉动的影响
• 3.1.2 逆变器开关元件死区对转矩脉动的影响
• 3.2 离散电压空间矢量调制（DSVM）技术
• 3.2.1 DSVM电压矢量的选择
• 3.2.2 开关表的制定
• 3.3 基于占空比技术的异步电机DTC方法研究
• 3.3.1 两种占空比算法实现及对比分析
• 3.3.2 占空比算法的改进
• 3.3.3 系统仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 单神经元自适应控制技术在异步电机DTC系统中的研究
• 4.1 DTC系统中PID控制技术分析
• 4.2 单神经元自适应控制工作原理
• 4.2.1 生物神经元
• 4.2.2 单神经元自适应PID控制器的构成及其算法
• 4.2.3 稳定性分析
• 4.3 单神经元自适应控制技术在异步电机DTC中系统中的应用研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果