异步电机直接转矩控制系统性能研究

论文摘要

直接转矩控制(Direct Torque Control)技术是近二十年来继矢量控制技术之后发展起来的,高动态性能调速系统。作为一种新的控制方法,与磁场定向控制相比,它可以在不需要复杂控制算法的情况下,准确而快速的控制异步电动机的转矩和磁链。本文在详细分析了定子坐标系下的异步电动机数学模型、电压空间矢量和磁链观测器的基础上,对直接转矩控制系统中低速范围内存在的问题进行系统和全面的研究与探讨,分析问题产生的原因。对间接转矩原理进行了详细的叙述,从原理上分析了间接转矩控制方式减小转矩脉动的机理,对减小转矩脉动具有明显的效果。采用电压空间矢量的方法合成所需电压,算法简单,控制系统的快速性较好。在Matlab的环境下,利用simulink工具箱中的电力系统模块建立了直接转矩控制系统的仿真模型。比较了传统的直接转矩控制系统和本文的间接转矩控制的仿真结果,结果表明定子磁链幅值稳定,能较好的实现定子磁链的圆形控制,对直接转矩控制系统的性能的改善有明显的效果,证实了本文算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 交流电动机调速技术的发展
• 1.2 直接转矩控制技术的发展
• 1.3 直接转矩控制的研究现状
• 1.4 课题研究的意义
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 直接转矩控制的基本理论
• 2.1 异步电动机的动态数学模型
• 2.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型
• 2.1.2 空间矢量的概念
• 2.1.3 异步电机在两相静止坐标系下的数学模型
• 2.2 直接转矩控制的理论原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 直接转矩控制系统低速性能的理论研究
• 3.1 有限的电压空间矢量对低速性能的影响
• 3.2 直接转矩控制中低速时定子电阻的影响
• 3.2.1 低速时定子电阻对定子电流的影响
• 3.2.2 低速时定子电阻对定子磁链的影响
• 3.3 直接转矩控制低速性能分析
• 3.4 定子磁链观测模型
• 3.5 对传统定子磁链观测方法的改进
• 3.6 本章小结
• 第4章 间接转矩
• 4.1 间接转矩的基本思想
• 4.2 间接转矩原理
• 4.3 电压空间矢量PWM 的基本原理
• ref^*处扇区N 的判断'>4.3.1 参考电压矢量U_ref^*处扇区N 的判断
• x、T_y'>4.3.2 计算相邻两电压空间矢量的作用时间T_x、T_y
• cm1，T_cm2，T_cm3'>4.3.3 计算A，B，C 三项相应的开关时间T_cm1，T_cm2，T_cm3
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统仿真
• 5.1 Matlab 软件系统简介
• 5.2 异步电机直接转矩控制系统仿真模型的建立
• 5.2.1 异步电机模型的建立
• 5.2.2 磁链滞环调节模块的建立
• 5.2.3 磁链与转矩滞环调节模块的建立
• 5.2.4 逆变器模型的建立
• 5.3 异步电机间接转矩控制系统仿真及分析
• 5.3.1 异步电机间接转矩控制器模块
• 5.3.2 电压空间矢量PWM 模块
• 5.4 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要