异步电动机直接转矩控制系统仿真Word文档下载推荐.docx

1、而且 r 的变化总是滞后于s的变化。但是在动态过程中，由于控制的响应时间比转子的时间常数小得多，在短暂的 过程中，就可以认为 r不变。可见只要通过控制保持 s的幅值不变，就可以通过调节转 矩角来改变和控制电磁转矩，这是直接转矩控制的基本原理。异 步 电 机磁链模型图 直接转矩控制系统原理图在定子两相静止坐标系下， 根据磁链给定值与异步电机的实际磁链观测值相比较得到磁 链误差， 进而确定磁链的调节方向， 根据给定的电磁转矩值与异步电机的实际电磁转矩观测 值相比较得到转矩误差， 进而确定转矩的调节方向， 然后根据定子磁链信号、 转矩信号以及 定子磁链所在位置确定选择合适的电压空间矢量，从而确定三相

2、电压源逆变器的开关状态， 使异步电机的电磁转矩快速跟踪外部给定的电磁转矩值。由图得直接转矩控制系统仿真结构框图，如图所示。图 直接转矩控制系统仿真结构框图2、单元模块说明 定子电压与定子电流的三二变换 三相 /两相变换矩阵如式（），其仿真结构框图如图所示。123图 三相 /两相变换矩阵仿真结构框图磁链估算模型经计算得定子磁链计算公式为（）（），结构框图如图、所示。（us Rsi s ）dts（us Rsis ）dt图 定子磁链模型的结构框图图 定子磁链幅值计算模型转矩估算模型静止两相坐标系下的电磁转矩表达式为（） ，仿真结构框图如图所示。图 转矩模型的结构框图Te np （is s is s

3、）磁链给定值的控制仿真中加入了一个 S函数，其输入是转速的给定值，而其输出则是磁链的给定值，当转速给定值在 -3400到 3400之间时，磁链给定值为，当转速给定值为其他值时，根据函数给出相应的磁链给定值。-3400 n 3400转矩给定值的控制（转速调节器）比例积分（ PI）速度调节器的数学模型如下：u（t） k pe（t） ki e（t）dt其中， k p为比例增益系数， ki为积分增益系数， e（t） 为该时刻输入的速度偏差值， u（t） 为输出的给定转矩值。采用积分作用的主要原因是消除稳态误差， 但由于积分作用加强将产生过大的超调， 引 起系统振荡，为避免产生超调，提高转速调节器的性能

4、可采用积分分离式 PI调节器。其数学模型如下：u（t ） kp e（t ） qki e（t ）dt其中 q 可以表示为：0 e（t） e0q1 e（t） e0其中， e0为需要加入积分作用时刻的速度给定值与实际反馈值间的误差限定值。磁链调节器对磁链值进行两点式控制， 使之与给定值相比较， 通过磁链调节器给出所希望的磁链调 节开关信号。转矩调节器矩控制信号 -1、0、 1。图 转矩三点式控制扇区判断对磁链的计算不仅包括幅值， 还包括相位角， 使用相位角判断磁链所在的扇区， 并将结果送到电压矢量选择（查表）模块。 360被划分成六个扇区 （1）、 （2） 、 （3）、 （4） 、（5）、 （6）

5、，每个扇区宽度为 60o，本仿真中所采用的扇区划分方法如下，即：图示如下：位于扇区六图 磁链扇区分段图一位于扇区位于扇区三位于扇区五从 坐标轴的角度来看此扇区分段图，整个坐标轴平面被分成了六等分：当-30=30 时，处于扇区 1当 30 =90时，处于扇区 2当 90=150时，处于扇区 3当150 =210时，处于扇区 4当210=270时，处于扇区 5当270=330时，处于扇区 6以 坐标轴画出的圆形扇区分段图如下逆变器开关电压选择经过分析得如表所示的开关信号选择表表 开关信号选择表定子磁链大小输出转矩扇区号（1）（2）（3）（4）（5）（6）增加u2u3u4u5u6u1不变u7u0减小

6、与磁链调节器的输出 Q 、转矩调节器的输出 TQ 结合起来，开关状态表形成下面的表 格：表 开关信号选择表二磁链符号Q转矩符号TQ-13、仿真结果及分析直接转矩控制系统整体仿真图经过以上分析，建立直接转矩控制系统的整体仿真模型如下：图 直接转矩控制系统的整体仿真图仿真图及结果分析图 异步电动机 is,wm,Tm 的仿真结果调节器的比例与积分参数，使得转速上升速度较快且基本上无超调。当 所下降但很快跟随到给定。 当给定速度下降时， 系统也能很快的跟随， 虽然有一个小的超调 但在很短的时间内就又跟随给定，结果表明应用直接转矩控制技术后系统的静动态性能较 好。图 估算转矩波形与给定转矩波形将图中两个仿真结果进行比较可知， 电机的启动转矩较大， 启动完成后， 电机的估算转矩始终与给定转矩保持近似平衡。同时采用三点式转矩调节器，提高了系统的动态响应。由图所得磁链仿真图可知，磁链估算值能够始终跟随给定值的变化，维持恒定。图 磁链轨迹图定子磁链的幅值由 0开始增长，很快就达到了给定值。在电机启动阶段，由于速度低以 及定子电阻压降的影响， 使得磁链轨迹向中心偏， 有向中心运动的趋势， 但随着转速的升高 定子电阻压降的影响很小甚至可以忽略，故磁链的轨迹近似圆形。