全数字异步电机直接转矩控制系统的仿真与设计方法研究

摘要

该文所进行的工作是从异步电机直接转矩控制(DTC)的基本原理出发,并对直接转矩控制策略进行改进,不断提高控制性能.由于时间有限,该文所进行的研究工作主要集中在三个方面:(1)DTC基本原理的学习与实现(2)DTC中转速调节器的设计研究.(3)新型定子磁链观测器的研究.DTC所具有的非线性和参数不可知的特性决定了直流调速系统的转速调节器的设计方法不能完全适合于DTC系统.作者采用了模糊参数调节的方法改造了传统的PI调节器,仿真证明此方法是有效的.定子磁链的观测是DTC的关键技术,传统的U-I模型结构简单,实用,但是由于积分器将电流检测中的直流偏置累加,而且对定子电阻的变化鲁棒性不够.U-I模型难以在低速区得到应用.作者首先证明了一种在数学上成功并在矢量控制中得到应用的新型积分方法并不适合于DTC系统,然后在查阅大量文献的基础上采用了基于电流调节器的定子磁链全阶观测器.此观测器结构比较简单,物理意义明确.可以看作传统U-I模型的一种改造,取得了令人满意的效果.该文进行了大量的仿真,编程和现场调试工作.仿真中针对18kw的异步电机进行了仿真,建立了一个完整的DTC系统.证明了作者采用的算法的正确性.另外作者用汇编语言编程,在数字信号处理器(DSP)上开发了DTC的实时控制软件,以验证仿真中提出的算法.最后作者在75kw的电机组上进行了实验.试验结果表明实时控制系统部分达到了以上算法的预期目的.

目录

文摘

英文文摘

1前言

1.1交流调速系统的历史和现状

1.2现代交流调速的发展

1.3直接转矩控制的特点和发展现状

1.4本文的主要工作安排

2直接转矩控制基本原理和仿真

2.1异步电动机的模型

2.2直接转矩控制的基本原理

2.3直接转矩控制系统仿真

3转速环调节器设计研究

3.1前言

3.2模糊参数自适应PI调节器的应用

3.3仿真实验设计结果与分析

4异步电机定子磁链的观测器的改进

4.1引言

4.2.传统U-I模型的应用和不足

4.3低通滤波器的应用和改进积分算法

4.4闭环定子磁链观测器

4.5本章小结

5 DTG系统的启动与弱磁控制和转矩分析

5.1前言

5.2 DTC的启动模块

5.3 DTC系统的弱磁控制

5.4 DTC系统的转矩分析

6 DTC试验系统的实现和实验结果

6.1实验系统的硬件构成

6.2 DTC控制系统软件设计

6.3实验结果和分析

7本文主要工作的总结和展望

7.1本文的主要工作和意义

7.2本文工作的不足和进一步改进措施

参考文献

符号说明

附录（软盘）

攻读硕士期间已公开发表的论文

致谢