异步电机DTC系统仿真建模及性能改善研究

论文题目: 异步电机DTC系统仿真建模及性能改善研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 丁湘

导师: 桂卫华

关键词: 异步电动机,直接转矩控制,仿真,磁链轨迹

文献来源: 中南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 直接转矩控制(DTC)是继矢量控制之后又一高性能交流调速新方法,它基于定子磁链定向,数学模型简单,实现了输入电压波动时控制的鲁棒性、控制对象参数变化的低敏感性、完全的转矩瞬态控制等高水平的控制特性。近20年来,这项技术得到了很大的发展,已在高速列车主传动等大功率系统中得到了良好的应用。 异步电动机DTC系统的模型结构复杂,在进行理论研究和系统开发时,控制方案的仿真验证十分重要。本论文基于MATLAB6.5/Simulink,通过S函数编程构建了直观、简洁且运算速度高的异步电机直接转矩控制仿真系统,为各种DTC控制策略的仿真研究提供了良好的平台。 在传统DTC理论中,由于定子电阻压降等的影响,控制效果并不十分理想,且六边形磁链带来的高次谐波对控制系统和电网的影响也不容忽视。本文提出在低速域精确建立圆形定子磁链,并结合一些改进措施,如通过引入-120°电压矢量参与调节,并采用先加磁再启动的方法,提高转矩响应动态性;转速调节采用限幅PI调节,以减小转速超调等等。高速域采用内陷十八边形磁链轨迹的新方案以代替传统六边形磁链轨迹,降低了磁饱和度,削弱了高次谐波,且基本没有增加程序的复杂性与开关器件的负担。同时提出了低、高速域间无扰动的模型切换方法。通过深入的仿真对比研究,这种控制策略使中大功率系统获得了令人满意的控制效果。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 交流调速系统控制策略发展概况

1.2 直接转矩控制的基本特点与发展方向

1.3 课题来源及研究意义

1.4 主要研究工作及论文安排

第二章 直接转矩控制基本理论

2.1 异步电动机数学模型及基本方程

2.1.1 状态空间方程

2.1.2 转矩、转速方程

2.1.3 磁链观测模型

2.2 电压型逆变器开关状态及输出电压状态

2.3 电压空间矢量对定子磁链及电机转矩的影响

2.3.1 电压空间矢量对定子磁链的影响及磁链调节

2.3.2 电压空间矢量对电机转矩的影响及转矩调节

2.4 电压空间矢量的选择

2.5 直接转矩控制系统基本结构

第三章 基于MATLAB/Simulink的异步电机DTC仿真系统

3.1 建模方法的选择

3.1.1 MATLAB中建模方法的对比研究

3.1.2 S函数模型及其特点

3.2 异步电动机模型

3.3 转速、转矩调节器

3.4 磁链空间矢量位置区段判断

3.5 电压空间矢量选择及逆变器电压输出模块

3.6 直接转矩控制仿真系统

第四章 低速区基于圆形磁链轨迹的控制方案

4.1 低速区工作特点及调节方案

4.2 区段内四种工作电压状态对磁链、转矩影响的研究

4.3 转矩调节与磁链调节的协调

4.3.1 磁链四点式调节器

4.3.2 逆变器输出电压选择

4.4 低速域附加控制单元

4.4.1 转矩容差调节和频率控制

4.4.2 最少开关状态变化原则

4.4.3 启动控制

4.5 系统结构及仿真研究

第五章 高速区基于内陷十八边形磁链轨迹的控制方案

5.1 高速区工作特点及传统调节方案

5.2 磁链折角控制谐波分析

5.3 内陷十八边形磁链轨迹的实现

5.3.1 磁链轨迹区段划分与磁链位置判断

5.3.2 逆变器输出电压状态的选取

5.3.3 转矩与磁链调节的协调

5.3.4 系统结构与调速策略

5.4 仿真研究

第六章 总结与展望

参考文献

附录 本论文中用到的符号和缩写

攻读学位期间主要研究成果

致谢

发布时间: 2006-03-28

参考文献

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• [4].异步电机的单神经元直接转矩控制研究[D]. 陈启明.哈尔滨工程大学2010
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• [8].异步电机直接转矩控制系统研究[D]. 黄玉强.西北工业大学2005
• [9].异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究[D]. 李兰兰.武汉科技大学2011
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• [4].异步电动机直接转矩调速系统的设计与仿真研究[D]. 杨兴武.贵州大学2007
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