模糊控制在直接转矩控制系统中的仿真研究

摘要

本文系统地综述了直接转矩控制技术的发展概况和研究成果，并对直接转矩控制的基本理论和原理进行详细地介绍。电机调速的根本问题是转矩控制。与矢量控制相比，直接转矩控制的主要优点是直接对电机的磁链和转矩进行控制。本文通过对异步电动机数学模型的分析，指出实现直接转矩控制的关键是根据磁链和转矩的要求，合理地选择定子电压矢量；并对各个区间段内的电压矢量对转矩和磁链的具体影响作了透彻的分析。 为解决传统直接转矩控制中存在转矩脉动比较大的不足，采用智能控制方法和直接转矩控制合理结合的新型控制策略。一种是直接用模糊逻辑控制器代替传统直接转矩控制中转矩和磁链滞环控制器的控制算法，该算法能显著地提高系统的动态响应速度，并减小电动机的转矩脉动；另一种是结合离散空间矢量调制技术的模糊直接转矩控制算法，运用离散空间矢量调制技术可以生成较多的空间电压矢量的特性，用模糊逻辑控制器来选择期望的空间电压矢量，该算法能进一步减小转矩脉动。通过仿真说明了其优缺点，进而证实两种方法的有效性。 在上述改进的算法基础上，本文提出一种新的获得任意相位的空间电压矢量的方法，它将模糊逻辑控制(FLC)技术、空间矢量调制(SVM)技术与传统的直接转矩(DTC)技术相结合(FL-SVM-DTC)。该算法运用模糊逻辑控制器，根据感应电机定子磁链偏差和转矩偏差以及定子磁链的所在位置，快速、简单、较准确地找到所期望的空间电压矢量V·。该算法结构简单，模糊逻辑控制器的控制规则少，由于采取了SVM技术，因此该算法能保持开关频率恒定，仿真结果显示转矩脉动和磁链脉动显著减小，动态响应也得到提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 文献综述

1.1交流异步电动机控制的发展概况

1.2直接转矩控制技术的概述

1.2.1直接转矩控制技术的发展

1.2.2直接转矩控制技术的主要特点

1.2.3直接转矩控制技术中存在的问题

1.2.4直接转矩控制技术的研究成果

1.3模糊控制技术的概述

1.3.1模糊控制技术的发展

1.3.2模糊控制技术的主要特点

1.3.3模糊控制技术中存在的问题

1.3.4模糊控制在电气传动的应用

1.4本课题的研究意义和研究目的

1.5本课题的研究背景及研究内容

2 异步电动机直接转矩控制系统

2.1直接转矩控制的基本思想

2.2异步电动机定子轴系的数学模型

2.3逆变器的八种开关状态和逆变器的电压状态

2.4电压空间矢量对异步电机磁链和转矩的影响

2.4.1电压空间矢量对定子磁链幅值的影响

2.4.2电压矢量对磁通角的影响

2.4.3电压空间矢量对电磁转矩的影响

2.5异步电动机直接转矩控制系统的基本结构

2.5.1异步电动机数学模型AMM

2.5.2坐标变换器UCT

2.5.3磁链区域判断单元ΨFC

2.5.4磁链幅值构成单元AMA

2.5.5磁链调节器AΨR

2.5.6转矩调节器ATR

2.5.7开关信号选择单元ASS

2.6直接转矩控制系统的建模与仿真

2.6.1异步电动机直接转矩控制系统的建模

2.6.2仿真结果

2.7本章小结

3 模糊控制实现直接转矩控制系统

3.1模糊控制的基本原理

3.1.1模糊化

3.1.2知识库

3.1.3模糊推理

3.1.4解模糊

3.2模糊直接转矩控制系统的建模与仿真

3.2.1模糊状态变量、控制变量及隶属函数分布

3.2.2模糊规则

3.2.3模糊推理过程

3.3模糊控制在直接转矩控制系统中的仿真研究

3.4本章小结

4 离散空间矢量调制技术

4.1空间矢量调制技术

4.2 FL-DSVM-DTC算法的基本原理

4.2.1模糊子集的选取

4.2.2模糊控制规则的建立

4.2.3模糊推理及模糊决策

4.3 FL-DSVM-DTC算法的仿真

4.3.1 FL-DSVM-DTC算法的simulink框图

4.3.2 FL-DSVM-DTC算法的仿真结果

4.4本章小结

5 结合空间矢量调制技术的模糊直接转矩控制算法

5.1 FL-SVM-DTC算法基本原理

5.1.1期望的空间电压矢量V→*的获取

5.1.2模糊逻辑控制器的设计

5.1.3空间矢量调制(SVM)技术

5.2 FL-SVM-DTC算法的仿真

5.2.1 FL-SVM-DTC算法的simulink框图

5.2.2 FL-SVM-DTC算法的仿真结果

5.3本章小结

6 总结与展望

参考文献

致谢

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