异步电机直接转矩控制系统起动及低速性能改进方法的研究

摘要

本文在分析直接转矩控制(DTC)原理的基础上，对异步电机DTC系统串行、并行和混合型3种不同起动方式进行分析比较，针对电机起动电流过大，定子电流过流时施加零电压矢量而引起转矩波.动较大、定子磁链轨迹严重畸变，造成起动过程不稳定，甚至起动失败等问题，提出了一种带电流滞环的分阶段起动方法，该方法在起动过程中对磁链、转矩的幅值分段控制，使磁链、转矩逐渐增加，既保证快速起动又避免磁链和转矩建立过快而造成定子电流过流，明显改善了异步电机直接转矩控制系统的起动性能。 针对异步电机DTC系统中采用U_I模型观测定子磁链时纯积分环节造成直流分量积分漂移，引起低速时转矩波动严重，采用一种具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移；针对六区段电压矢量开关表在定子磁链处于区段分界线附近控制性能差，引起低速运行时定子磁链内陷和电流畸变等问题，采用细分优化的十二区段选择电压矢量开关表来代替传统六区段电压矢量开关表。改善了异步电机DTC系统的低速运行性能。 最后，基于MATLAB/Simulink平台分别构建DTC算法的仿真模型，进行传统与改进方法的对比仿真研究。仿真结果表明本文提出的异步电机DTC带电流滞环控制分阶段起动方法和改进直接转矩控制的方法明显改善了起动性能和磁链轨迹，减小了转矩脉动，提高了异步电机DTC控制系统的性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景介绍

1.2直接转矩控制的基本特点与发展

1.3课题来源及研究意义

1.4论文主要研究内容及结构安排

第二章异步电机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电压型逆变器数学模型

2.2电压空间矢量对定子磁链和转矩的影响

2.2.1电压空间矢量对定子磁链的影响

2.2.2电压空间矢量对电磁转矩的影响

2.3直接转矩控制系统结构

2.3.1速度PID调节器单元

2.3.2磁链和转矩滞环比较单元

2.3.3磁链和转矩计算单元

2.3.4开关选择单元

2.4本章小结

第三章异步电机直接转矩控制系统起动方法

3.1异步电机DTC系统起动方法

3.2磁场建立的方法

3.3施加转矩的时间选择

3.4串行、并行和混合起动方法的仿真

3.5带电流滞环的起动方法

3.5.1限制起动电流的原理

3.5.2起动电流过流原因分析

3.5.3限制起动电流的策略

3.6本章小结

第四章异步电机直接转矩控制性能改进方法的研究

4.1异步电机DTC系统转矩脉动分析

4.2定子磁链U-I模型的误差分析

4.2.1定子电阻对磁链U-I模型的误差分析

4.2.2磁链幅值偏差的影响

4.2.3磁链相位偏差的影响

4.3改进的纯积分环节定子磁链模型

4.4六区段电压矢量选择表的改进

4.5本章小结

第五章直接转矩控制系统的仿真建模

5.1 S函数介绍

5.2异步电机直接转矩控制仿真系统的构成

5.3限制起动电流的建模

5.4仿真结果对比及分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1论文的主要研究工作

6.2进一步研究工作

参考文献

附录1电机铭牌参数

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果