交流异步电动机直接转矩控制系统研究与实践

摘要

感应电动机的直接转矩控制是继矢量变换控制后新发展起来的一种控制方法.它不需要复杂的坐标变换,结构简单,对电机参数的依赖性小,尤其随着人工智能技术和电子技术的飞速发展,直接转矩控制技术取得了新的进展.本文将模糊控制技术和电压空间矢量调制技术相结合应用在传统的直接转矩控制中,进一步提高了系统的性能.本文在分析交流电动机数学模型的基础上,首先介绍了直接转矩控制的原理.然后在传统直接转矩控制中应用模糊控制技术以进一步提高系统在起动和负载阶跃变化时的转矩响应.为方便在数字控制系统中使用此方法,首先通过离线计算得到一个模糊控制表,然后运用查表运算来实现开关状态的选择,从而实现模糊直接转矩控制;由于数字控制系统的滞后性,稳态输出的转矩波动往往超过所设定的容差.为此本文提出了在模糊直接转矩控制中使用电压空间矢量调制技术,从而增加可用电压空间矢量的数量,以优化电压空间矢量的选择.在仿真实验中综合运用了模糊控制技术和电压空间矢量调制技术,证明了其有效性.最后在以DSP(TMS320LF2407)为核心的电机实验平台上做了实验,对其主要算法进行了验证.实验结果显示,模糊直接转矩控制具有更快的转矩响应速度,良好的鲁棒性和动静态性能;电压空间矢量调制技术应用在模糊直接转矩控制后,能够在不增加系统采样频率的情况下降低转矩的波动,提高速度控制精度.在实际电机控制系统中,由于直接转矩控制算法简洁,控制直接,非常适合在数字控制系统中实现.所以此控制方法具有良好的发展前景.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1直接转矩控制技术的发展及现状

1.2本文的主要工作及研究的意义

第二章直接转矩控制的理论基础和控制原理

2.1空间矢量的概念和原理

2.2感应电动机的数学模型

2.3逆变器的数学模型

2.4直接转矩控制的基本原理

2.4.1定子磁链及转矩的计算

2.4.2电压空间矢量与定子磁链的关系

2.4.3磁链自控制和转矩自控制

2.4.4圆形磁链轨迹的原理

第三章模糊控制在直接转矩控制中的应用

3.1模糊控制器的设计

3.1.1模糊控制概述

3.1.2模糊控制器的设计步骤

3.2模糊控制在直接转矩控制中的应用

第四章电压空间矢量调制技术在模糊直接转矩控制中的应用

4.1电压空间矢量调制原理

4.2直接转矩控制数字化后存在的问题

4.3在模糊直接转矩控制中采用电压空间矢量调制技术

4.3.1模糊变量及其隶属度函数

4.3.2模糊控制规则

4.3.3控制的实现

第五章控制系统的仿真及仿真结果

5.1 MATLAB及Simulink简介

5.2仿真系统的组成

5.2.1模糊控制表的计算

5.2.2主要计算和控制模块

5.2.3速度PI控制

5.2.4系统仿真图

5.3仿真结果

第六章直接转矩控制的实验

6.1系统硬件部分

6.2系统控制软件设计

6.2.1控制程序的片内器件配置和程序流程

6.2.2电压空间矢量PWM波的生成

6.2.3速度计算环节的设计

6.2.4直接转矩控制主要算法的程序代码

6.3实验结果

总结与展望

参考文献

附录A求解模糊控制表

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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