十八边形磁链直接转矩控制算法设计及实现

论文摘要

直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后交流传动领域中一种新兴的控制技术,它省去了复杂的矢量变换,具有动态响应快、结构简单、易于实现等优点。传统直接转矩控制技术采用的六边形磁链电压矢量调制方法,这会引起较大的转矩脉动和谐波干扰。在交流传动控制技术的发展过程中,如何有效地消除谐波的影响一直是一个热点研究方向。本文详细分析了现有感应电机六脉冲开关模式直接转矩控制方法的优缺点,在此基础上,提出了一种十八脉冲开关模式控制方法,文中给出了基于这种十八边形磁链电压调制直接转矩控制方法的理论分析,谐波处理机理及算法实现方式。通过半实物仿真实验和样机运行考核,验证了本文方法的有效性。试验结果表明:十八脉冲开关模式直接转矩控制方法能够有效的解决六脉冲开关模式控制方法的谐波含量高的问题,逆变器反射到中间直流回路的谐波明显减弱,使得异步电动机在高速域内的低频转矩脉动减小,控制性能得到较大提高。论文用Matlab/Simulink软件对直接转矩控制不同磁链轨迹的控制方案进行了详尽的仿真研究,并编写相关控制程序通过半实物仿真方式进行验证,结果与理论分析符合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 交流调速控制技术的发展
• 1.1.1 变流器件的发展
• 1.1.2 交流调速系统控制策略的发展
• 1.1.3 控制芯片的发展
• 1.2 直接转矩控制技术的研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 直接转矩控制的基本理论
• 2.1 异步电机的数学模型
• 2.2 逆变器数学模型和电压空间矢量
• 2.3 电压空间矢量对定子磁链和电动机转矩的影响
• 2.3.1 电压空间矢量对定子磁链的影响
• 2.3.2 电压空间矢量对电动机转矩的影响
• 2.4 异步电机的磁链模型
• 2.4.1 u-i模型
• 2.4.2 i-n模型
• 2.4.3 u-n模型
• 2.5 小结
• 第3章 直接转矩控制系统结构
• 3.1 六边形磁链方案
• 3.1.1 磁链自控制
• 3.1.2 转矩自控制
• 3.2 近似圆形磁链方案
• 3.3 直接转矩控制在交流传动机车中的应用
• 3.3.1 低速范围
• 3.3.2 高速范围
• 3.3.3 弱磁范围
• 3.4 小结
• 第4章 十八边形磁链直接转矩控制
• 4.1 六边形磁链直接转矩控制谐波分析
• 4.2 十八边形磁链直接转矩控制算法设计
• 4.2.1 磁链轨迹选择
• 4.2.2 谐波分量处理
• 4.3 十八边形磁链直接转矩控制算法实现
• 4.4 小结
• 第5章 异步电机直接转矩控制系统仿真研究
• 5.1 不同磁链轨迹控制系统仿真
• 5.1.1 六边形磁链轨迹控制系统仿真
• 5.1.2 近似圆形磁链轨迹控制系统仿真
• 5.1.3 十八边形磁链轨迹控制系统仿真
• 5.2 小结
• 第6章 算法对比与验证
• 6.1 半实物仿真试验
• 6.2 实物试验结果
• 6.3 小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果
• 攻读硕士期间主要参加项目