基于MATLAB的直接转矩控制系统的仿真研究Word文档格式.docx
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掌握及应用，了解异步电机直接转矩控制系统的仿真研究以及MATLAB相关工具
箱进行建模仿真等方面知识，掌握异步电机直接转矩控制系统的仿真研究的工作原
理及构成，为今后的学习工作打下一定的基础。
三、主要技术指标
重点分析掌握异步电机直接转矩控制系统，然后对其进行MATLAB的仿真，
通过修改系统各部分的参数，可以输出稳定的波形。
根据示波器输出结果，对系统
的性能进行分析。
四、进度和要求
2.完成总体设计方案的论证并撰写开题报告
第3周~第4周
4.提出异步电机直接转矩控制系统的性能指标、控制原则和控制要求，制定控制系
统的控制策略和方法
第8周~第9周
5.建立系统的数学模型及仿真模型，系统运行性能仿真分析 第10周~第12周
6.完成论文撰写
第13周~第15周
7.准备答辩
第16周
五、主要参考书及参考资料
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西北工业大学出版社，2010
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华中科技大学出版社，2003
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化工工业出版社，
2007
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究.
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清华
大学出版社，2002
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[13]尔桂花，窦曰轩编著.运动控制系统.[M].北京:
清华大学出版社，2002
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东北大学，2004
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中南大学，2005
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机工程学会，2006
学生
指导教师
系主任
西北工业大学明德学院本科毕业设计论文
摘要
在交流调速中，直接转矩控制以思想新颖、结构简单、控制手段直接和动态特
性优良的特点成为了该领域的研究热点。
其基本思想是通过电压控制定子磁链，达
到直接控制转矩的目的，从而实现转速的控制和调节。
本文从异步电机数学模型出发，系统阐述了异步电机直接转矩控制的基本原
理，详细分析空间电压矢量与定子磁链、电动机转矩的关系。
根据定子磁链的不同
控制策略，首先介绍传统的六边形磁链轨迹直接转矩控制的原理和结构，为了克服
六边形磁链控制中的转矩脉动等问题，引入圆形磁链轨迹
DTC建立模型并仿真。
仿真结果表明圆形
DTC转矩脉动小，磁链轨迹光滑，但磁链开关频率较高。
根据
两种控制方法在低高速域内不同的控制性能，建立低速域采用圆形磁链控制，结果
表明在低速范围两模型之间过渡平滑，速度响应及时，且有效降低磁链开关频率。
关键词：
直接转矩控制，六边形磁链轨迹，圆形磁链轨迹
I
ABSTRACT
InthefieldofACmachinescontrol,DirectTorqueControl（DTC）hasbecomea
focuswhichhasmanyadvantagessuchasnewcontrolmethod,simplestructure,direct
controlmeansandfasttorqueresponse.ThebasicideaofDTCistocontrolthemotor
torquedirectlythroughthevoltagethatactsonthestatorflux,soastocontroland
regulatetherotationalspeedofthemotor.
ThispaperdescribedtheDTCbasictheoryofasynchronousmotorsystematically
frommathematicalmodelofasynchronousmotorandanalyzedtherelationshipofspace
voltagevectorandstatorflux,motortorque.Accordingtodifferentcontrolstrategies
basedonthestatorflux,thisarticleintruducstheprincipleandstuctureofthethe
hexagonalfluxtrajectoryfirstly.Basedonthesimulationsoftware Matlab/Simulink,
themodelsofthehexagonalfluxtrajectoryDTCarebuild. Theresultsareobtained
throughsimulationstudiesthatithaslowfluxswitchingfrequencywithlargetorque
rippleespeciallyinthelowspeedrange.Inordertoimprovetheperformanceofthe
hexagonalfluxDTCatlow-speed,acircularfluxstajectoryisanalyzedandthe
simulationmodelofcircularfluxtrajectorycontrolDTCisbuild.Itcanbeseenfromthe
simulationresultthatthetorquerippleissmallerwithsmothfluxpath,buttheflux
switchingfrequencyismuchhigh.Basedonthetwodifferentcontrolmethodswiththeir
owncontrolperformanceatlowspeedrange,amodeloffullspeedrangeisbuildwhich
usescircularfluxcontrolmethodsatlowspeedrange.Thesimulationstudiesshowthat
thesetwomodelscancompletetheconversionsmothlyandreducetheswitching
frequecyofthefluxeffectively.
Keywords:
DirectTorqueControl,hexagonalfluxtrajectory,circularfluxtrajectory
II
目录
第一章 绪论 1
1.1电机调速技术的发展概述 1
1.2直接转矩控制国内外研究现状 3
1.2.1磁链观测 3
1.2.2控制策略 4
1.3论文工作及结构安排 5
第二章直接转矩控制原理 6
2.1异步电机数学模型 6
2.1.1三相静止坐标系下的异步电机方程 6
2.1.2两相静止坐标系下的异步电动机方程 8
2.1.3坐标转换 9
2.2直接转矩控制的基本原理 12
2.2.1电压空间矢量的概念 12
2.2.2电压空间矢量对定子磁链的控制 14
2.2.3电压空间矢量对转矩的控制 15
2.3六边形磁链轨迹直接转矩控制系统 16
2.3.1六边形磁链的控制策略 16
2.3.2六边形磁链直接转矩控制系统结构 19
2.4圆形磁链轨迹的直接转矩控制系统 22
2.4.1圆形磁链的控制策略 22
2.4.2圆形磁链直接转矩控制系统的结构 23
2.5本章小结 24
第三章直接转矩控制的仿真 25
3.1异步电动机数学仿真模型的建立 25
3.2圆形磁链轨迹直接转矩控制系统仿真 26
3.2.1仿真模块的建立 26
3.2.2开环仿真 29
3.2.3闭环仿真 34
3.3本章小结 37
第四章 结论与展望 38
4.1总结 38
4.2展望 39
致谢 40
参考文献 41
毕业设计小结 42
III
第一章 绪论
电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业、国防、科技及社会生活等
各个方面。
直流电动机和交流电动机分别为电动机的两大类。
其中大部分的工业生
产电量都是通过交流电动机应用到各个生产领域的。
电动机在完成电能到机械能转换的同时需满足其生产要求。
一方面为了充分利
用资源，需要保证电动机具有较高的电机能量转换效率；
另一方面为了达到生产机
械的工艺要求，需要对电动机的旋转速度进行控制和调节。
电动机的调速性能对如
何提高产品质量、如何提高劳动生产率和节省电能起着直接的决定性影响。
1.1电机调速技术的发展概述
自十
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