基于DSVM控制策略的异步电机直接转矩控制低速性能改进研究

论文摘要

本文针对异步电动机直接转矩控制系统低速转矩脉动大、电流畸变严重、磁链轨迹内陷、开关频率不固定等缺点，将电压空间矢量调制技术与直接转矩控制相结合，采用一种离散空间电压矢量脉宽调制（DSVM）的方法，根据不同转矩、磁链误差和速度等级，在每个控制周期内选取多个基准电压矢量来合成目标电压矢量，在不增加电路和系统复杂度的前提下增加可选电压矢量的数目。在此基础上，针对低速下零电压工作矢量频繁使用导致实际平均转矩正向偏置的缺点，本文提出一种DSVM-DTC改进策略，优化低速区扇区‘-’部分开关表，有效的抑制了电磁转矩振荡，降低了转矩脉动量，减少了电流畸变，改善了电机的低速运行性能。同时结合模糊控制技术，采用模糊控制器代替传统的转矩、磁链滞环比较器，解决了传统直接转矩控制中无法准确区分定子磁链偏差、转矩偏差等级区域，对于一些不确定因素引起的微小偏差变化不能及时控制的缺点。并在模糊DSVM-DTC算法中运用角度映射思想，大大减少模糊控制规则数，提高了系统的整体运行性能。最后，基于MATLAB／Simulink平台分别构建传统DTC、传统DSVM-DTC、改进DSVM-DTC以及模糊DSVM-DTC算法的仿真模型，进行对比仿真研究。仿真结果表明，改进的DSVM策略及模糊控制算法的应用，在保证开关频率恒定的前提下，明显克服了低速磁链轨迹内陷，转矩脉动大，电流畸变严重等缺点，有效的改善了直接转矩控制的低速运行性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 异步电机调速系统控制策略发展概况
• 1.2 直接转矩控制技术的产生与特点
• 1.3 直接转矩控制低速性能研究现状
• 1.4 改善直接转矩控制低速性能的研究目的及意义
• 1.5 论文主要研究内容及结构安排
• 第二章 直接转矩控制基本原理及性能分析
• 2.1 直接转矩控制的理论基础
• 2.1.1 异步电动机数学模型
• 2.1.2 逆变器模型
• 2.2 直接转矩控制系统结构
• 2.3 电压空间矢量对定子磁链和转矩的影响
• 2.3.1 电压空间矢量对定子磁链的影响
• 2.3.2 电压空间矢量对电磁转矩的影响
• 2.4 直接转矩控制转矩脉动分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于DSVM技术的直接转矩控制低速性能改进研究
• 3.1 电压空间矢量调制（SVPWM）
• 3.1.1 SVPWM原理
• 3.1.2 线性组合时间和扇区号计算
• 3.2 离散电压空间矢量调制（DSVM）技术
• 3.2.1 DSVM控制策略
• 3.2.2 DSVM-DTC的低速性能改进策略
• 3.3 本章小结
• 第四章 模糊控制技术在DSVM-DTC中的应用
• 4.1 模糊控制的基本原理
• 4.2 模糊控制技术在DSVM-DTC中的应用
• 4.3 本章小结
• 第五章 仿真实验结果分析
• 5.1 直接转矩控制仿真系统的构成
• 5.2 低速性能改进算法的对比仿真研究
• 5.2.1 仿真模型构建
• 5.2.2 仿真结果对比及分析
• 5.3 直接转矩控制低速运行谐波分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果