直接转矩控制的异步电机调速系统仿真研究

摘要

直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后交流调速领域中新兴的控制技术，它采用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系上计算并控制异步电动机的转矩和磁链，采用定子磁场定向，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。 本文首先在空间矢量理论的基础上介绍了异步电机和逆变器的基本数学模型，然后分析了异步电机直接转矩控制的基本原理，推导了u-i，i-n两种磁链模型。并对这两种磁链模型的适应范围和特点进行了分析，推导了全速范围都适用的u-n模型。 然后根据直接转矩的控制原理，对于定子磁链的不同轨迹，分别进行了六边形和圆形磁链的理论和仿真实验分析。在六边形磁链的研究中，本文主要是使用了施密特触发器，通过磁链自控制单元来实现的；而对于圆形磁链控制，通过实时判断磁链的区间和幅值、以及转矩的大小，提出一种改进的定子磁链调节器和转矩调节器，以达到转矩和磁链的快速调节，利用了电压矢量查表的方法，从表格中选择合适的电压矢量。使系统在全速范围内都保持较好的特性。 为了验证系统理论的可行性，建立了基于MATLAB/Simulink软件包的仿真系统。文中介绍了仿真模型的各组成部分，包括异步电动机数学模型、逆变器模型、定子磁链、电机转矩观测、扇区选择、开关表、转矩调节器和磁链调节器等。最后给出了系统加减负载和加减速度仿真结果，验证了本文提出的改进型转矩和磁链观测器的可行性，对直接转矩控制在工程上的应用具有参考价值。 目前的直接转矩控制系统绝大多数采用二极管整流的交-直-交结构，可是这种结构给电力系统造成了严重的谐波“污染”。本文将空间电压矢量和电流直接控制技术用于三相电压型整流器，以替代传统的二极管整流应用于直接转矩控制系统中，使其集两者的优点于一身，成为对电网无污染的、高性能的“绿色”交流调速系统。从理论分析和仿真实验两方面论述了空间电压矢量和电流直接控制技术用于三相电压型整流器的理论正确性与可行性，并且提出了基于功率直接反馈的直接转矩一体化控制系统新思想。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

第1章绪论

第2章直接转矩控制基本理论

第3章直接转矩控制的基本结构

第4章直接转矩系统MATLAB/SIMULINK仿真

第5章三相PWM整流器电压矢量控制

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢