異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究 開題報(bào)告

1、天津科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué) 院 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè) 2007電氣工程及其自動(dòng)化 題 目 異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究 姓 名 楊樂 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日擬選題目異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究選題依據(jù)及研究意義直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來的一種新型、高性能變頻調(diào)速技術(shù)。它利用空間矢量分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算和控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，通過對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的滯環(huán)控制產(chǎn)生PWM信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能。它不像矢量控制那樣，將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效和轉(zhuǎn)化，更不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制而

2、要求利用解耦后的簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的間接控制，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在諸多領(lǐng)域里利用高性能的交流調(diào)速逐步替代價(jià)格較高的直流調(diào)速是一個(gè)趨勢(shì)。而直接轉(zhuǎn)矩控制是高性能交流調(diào)速技術(shù)中潛力最大的一種，而且其控制方法本身非常適合全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，這一點(diǎn)正和現(xiàn)在飛速發(fā)展的電子技術(shù)相適應(yīng)，所以對(duì)其進(jìn)行深入的研究具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。文獻(xiàn)綜述（對(duì)已有相關(guān)代表性研究成果的綜合介紹與評(píng)價(jià)）1985年德國(guó)學(xué)者Depenbrock和日本學(xué)者Takahashi相繼提出異步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)思想。DTC是繼矢量控制之后發(fā)展起來的一種高性能交流

3、調(diào)速技術(shù)。DTC直接在定子坐標(biāo)下計(jì)算和控制轉(zhuǎn)矩，并采用定子磁鏈定向控制，產(chǎn)生最佳PWM信號(hào)，從而對(duì)逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)控制，以獲得高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩控制。DTC摒棄了復(fù)雜的矢量變換與計(jì)算，大大減少矢量控制性能易受參數(shù)變化影響的問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于數(shù)字化控制。DTC的研究雖然已取得了很大進(jìn)展，但是它在理論和實(shí)踐上還不夠成熟，如低速性能差、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、限制了系統(tǒng)的調(diào)速范圍。矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制都屬于磁場(chǎng)定向控制，前者是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制，而后者是一種特殊的定子磁場(chǎng)定向控制。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)一誕生，就以自己新穎的控制思想，簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的靜態(tài)性能受到了普遍的關(guān)注和得到了迅速的發(fā)展。DTC在

4、德國(guó)經(jīng)過10多年的發(fā)展，其低速性能和高速域的諧波處理，都有明顯的改善，并進(jìn)入實(shí)用階段。目前DTC己經(jīng)成功地應(yīng)用于大功率高速電力機(jī)車、地鐵、城市有軌電車的傳動(dòng)控制系統(tǒng)，例如穿越英吉利海峽的高速列車采用的就是DTC系統(tǒng)。德國(guó)、日本、瑞典、美國(guó)等都投入了大量的人力、物力和資金來開發(fā)和發(fā)展此項(xiàng)新技術(shù)。我國(guó)對(duì)DTC仍處于仿真和實(shí)驗(yàn)階段，仍有不少控制性能問題和應(yīng)用問題有待解決。研究?jī)?nèi)容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）1 直接轉(zhuǎn)矩控制框圖 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要包括轉(zhuǎn)矩計(jì)算、磁鏈計(jì)算、轉(zhuǎn)矩、磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等，通過轉(zhuǎn)矩和磁鏈環(huán)選擇合適的電壓矢量，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈快

5、速跟蹤給定值，以達(dá)到通過電機(jī)定子磁鏈控制電磁轉(zhuǎn)矩的目的。直接轉(zhuǎn)矩控制框圖2內(nèi)容步驟（1）建立了三相異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，通過所介紹的變換矩陣得到了一部電機(jī)在二相靜止和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。在分析空間電壓矢量的基礎(chǔ)上，結(jié)合一種經(jīng)典的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)闡述DTC的基本控制策略及如何構(gòu)成開關(guān)模式表以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制。 （2）對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行的系統(tǒng)的分析，然后對(duì)定子磁鏈滯環(huán)和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)進(jìn)行詳細(xì)的分析。最后利用Matlab/Simulink仿真軟件，設(shè)計(jì)出直接轉(zhuǎn)矩控制模型。結(jié)合Simulink中逆變器和電機(jī)模型庫(kù)中的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)模塊，加上對(duì)某些模塊進(jìn)行 S函數(shù)編寫，提高仿真的速度及精度。

6、 （3）給出仿真結(jié)果，并對(duì)仿真結(jié)果做出分析，從仿真結(jié)果來看，系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)效果較好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，系統(tǒng)穩(wěn)定。研究進(jìn)程安排3.1-3.21 畢業(yè)實(shí)習(xí)，收集、查閱有關(guān)資料，完成實(shí)習(xí)報(bào)告及開題報(bào)告。3.22-3.28 調(diào)查研究、分析課題，完成英文資料翻譯。3.29-4.18 分析異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。4.19-5.2 提出異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)、控制原則和控制要求，制定控制系統(tǒng)的控制策略和方法。5.3-5.30 建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及仿真模型，系統(tǒng)運(yùn)行性能仿真分析。5.31-6.27 組織材料，撰寫論文，審閱修改，最后論文定稿。6.28- 7.4 答辯，裝訂整理論文文件。主要參閱文獻(xiàn)1

7、 別紅波，徐中基于MATLAB的異步電機(jī)無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真研究 J，機(jī)電工程技術(shù)，2004，33(9)：67702 李永東交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng) M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20023 薛定宇，陳陽泉基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 M，北京：清華大學(xué)出版社，20024張雄偉 DSP 芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用M電子工業(yè)出版社,，1997，95楊甫，許伯強(qiáng)，楊桂蘭變頻器供電下異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障仿真研究 J機(jī)電工程技術(shù)，2009，38（1）：67696李夙異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制 M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994: 11107孟慶春，葉錦嬌，郭鳳儀異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控

8、制系統(tǒng)的改進(jìn)方案 J中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25（13）：1181228何萍，郭軍.基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真.電氣應(yīng)用，2007，（1）：84879陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200310 袁登科，陶生桂一種感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)性能改善方案 J中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25（8）：15115511 劉和平 TMS320LF240x DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用 M北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，200212 張旭等一種低速下磁鏈觀測(cè)補(bǔ)償?shù)男路椒?M電工電能新技術(shù)2003，22（3）：505413 Isao. Takahashi A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor J. IEEE Trans Ind. Application,1986, 22 (5) : 820827.14 M. Depenbrock. Direct Self-control (DSC) of Inverter-Fed Induction Machine J. IEEE trans On PE, Vol. PE-3, 1988, 4: 420429.15 TM S320C3X Users Guide M.