感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真

1、感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真（江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122）摘 要：通過(guò)異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理和系統(tǒng)的基本構(gòu)成的學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用MatlabSimulink建立了各個(gè)模塊的仿真模型，構(gòu)建了直接轉(zhuǎn)矩控制仿真系統(tǒng)，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制方法的特點(diǎn)及其存在的問(wèn)題進(jìn)行了仿真分析研究，驗(yàn)證了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的可行性.關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機(jī)；直接轉(zhuǎn)矩控制；Matlab/SimulinkThe Simulation of Induction Motor Direct Torque Control System Based on Matlab/Simulink（School of IO

2、T, Jiangnan University, Wuxi 214122 China）Abstract：The basic principle and system of direct torque control for asynchronous motorbasic structure learning, on the basis of this, using the Matlab / Simulinksimulation model was established for each module, constructed the simulation of direct torque co

3、ntrol system, the characteristics of the direct torque controlmethod and its existing problems are simulated, verified the feasibility of direct torque control system.Key words：intuction motor；direct torque control；Matlab/Simulink1 引言（Introduction） 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DTC（Direct Torque Control）系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展

4、起來(lái)的另外一種高動(dòng)態(tài)性能的交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，因此而得名為直接轉(zhuǎn)矩控制。 SIMULINK是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。SIMULINK具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)SIMULINK已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于SIMULINK。2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)2.1 基本原理直接轉(zhuǎn)矩控

5、制系統(tǒng)，就是通過(guò)使定轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值保持恒定，然后選擇合理的零矢量的作用次序和作用時(shí)寬，以調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\(yùn)動(dòng)速度，從而改變磁通角的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。在直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中，其基本控制方法就是通過(guò)電壓空間矢量來(lái)控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁鏈走走停停，以改變定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度 的大小，從而改變磁通角的大小，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。 2.1.1 三相電動(dòng)機(jī)異步電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法一般是把三相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成兩相電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榻⒃?靜止坐標(biāo)系下的的異步電機(jī)狀態(tài)方程與定、轉(zhuǎn)子之間的夾角無(wú)關(guān)，可以方便地求出異步電機(jī)各狀態(tài)變量。考慮到籠型電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電壓為零，可建立異步電機(jī)在-靜止坐標(biāo)系下

6、的數(shù)學(xué)模型如下：式中為定轉(zhuǎn)子間的互感；為異步電機(jī)在軸上定子電壓分量；為定、轉(zhuǎn)子自感；為定、轉(zhuǎn)子電阻；為極對(duì)數(shù)；為摩擦阻力矩系數(shù)。輸出方程為：根據(jù)如上兩式，可以編寫S-function模塊，其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。本實(shí)驗(yàn)使用的相關(guān)參數(shù)為：定轉(zhuǎn)子互感；轉(zhuǎn)子電感；定子電感；定子電阻；轉(zhuǎn)子電阻；定子額定頻率；極對(duì)數(shù)；額定轉(zhuǎn)速；額定功率；定子額定電壓（Y連接） 2.1.2 兩相靜止坐標(biāo)系數(shù)模異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系（坐標(biāo)系）下的數(shù)學(xué)模型是在任意速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型當(dāng)轉(zhuǎn)速等于零時(shí)的特例。當(dāng)=0時(shí), =,即轉(zhuǎn)速的負(fù)值。數(shù)學(xué)模型由以下方程表述(1)電壓矩陣方程： 式中:，dq坐標(biāo)定子電壓與轉(zhuǎn)子電壓的兩個(gè)分量；

7、,電阻；, dq坐標(biāo)系分別相對(duì)于定子,轉(zhuǎn)子的角速度；, , , , , , 同上(2)磁鏈方程：式中:，dq子磁鏈的兩個(gè)分量；,dq系下定子電流與轉(zhuǎn)子電流的兩個(gè)分量；定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感；定子等效兩相繞組的自感；轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感；(3)電磁轉(zhuǎn)矩方程： 式中: 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)；, , , , 同上(4)運(yùn)動(dòng)方程 式中:負(fù)載轉(zhuǎn)矩；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；, 同上以上構(gòu)成異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型2.2 系統(tǒng)框圖 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理圖直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)圖3 仿真模型的構(gòu)建3.1 異步電機(jī)3.2 磁鏈模型仿真模塊3.3 磁鏈選擇器3.4 電壓矢量選擇3.5 兩

8、相坐標(biāo)變換3.6 K/P變換3.7 電流環(huán)3.8 3/2變換4 仿真結(jié)果及分析4.1 磁鏈波形圖4.2 電流波形圖4.3 轉(zhuǎn)矩波形圖4.4 轉(zhuǎn)速波形圖5 心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和直接轉(zhuǎn)矩控制原理的進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，最重要的是作為一名自動(dòng)化的學(xué)生，必須熟練掌握Matlab的基本使用方法，剛開(kāi)始做設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有一些困難，首先對(duì)于模型的構(gòu)建不是很熟悉，通過(guò)上網(wǎng)查閱資料了解到各個(gè)模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并將課本第六章進(jìn)行了通讀，可以算是做到了理論與實(shí)踐的相互結(jié)合。雖然對(duì)于某些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)還不深刻，但基本了解了交流異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩化的建模和仿真，使我收獲頗控制方案進(jìn)行的系統(tǒng)豐。參考文獻(xiàn) (References)1阮毅 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)-4版-.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.81、 2直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)研究劉，永超 -中小型電機(jī) 2004 第3期3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，19941-254基于MATLAB的異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿