直接转矩控制.doc

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1、太原科技大学题目：直接转矩控制专业：电气工程班级：研1403姓名：安顺林学号：S直接转矩控制摘要直接转矩控制系统具有宽调速范围、高稳速精度、快动态响应控制等优点，是交流调速领域中一种新颖的控制算法。直接转矩控制技术采用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩和磁链，计算所得的转矩和磁链分别与给定值进行施密特调节产生脉冲信号，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。本文从异步机数学模型出发，系统阐述了异步机直接转矩控制基本理论，详细分析了空间电压矢量与定子磁链、电动机转矩的关系。针对异步机的特点，分析讨论了空间矢量调制的直接转

2、矩控制及实现方法，包括参考矢量的生成及空间电压矢量调制的方法。关键字直接转矩控制，异步电动机一直接转矩控制系统介绍1.1异步电动机调速系统的发展状况在异步电动机调速系统中变频调速技术是目前应用最广泛的调速技术，也是最有希望取代直流调速的调速方式。就变频调速而言，其形式也有很多。传统的变频调速方式是采用v/f控制。这种方式控制结构简单，但由于它是基于电动机的稳态方程实现的，系统的动态响应指标较差，还无法完全取代直流调速系统。1971年，德国学者EBlaschke提出了交流电动机的磁场定向矢量控制理论，标志着交流调速理论有了重大突破。所谓矢量控制，就是交流电动机模拟成

3、直流电动机来控制，通过坐标变换来实现电动机定子电流的励磁分量和转矩分量的解藕，然后分别独立调节，从而获得高性能的转矩特性和转速响应特性。矢量控制主要有两种方式:磁场定向矢量控制和转差频率矢量控制。无论采用哪种方式，转子磁链的准确检测是实现矢量控制的关键，直接关系到矢量控制系统性能的好坏。一般地，转子磁链检测可以采用直接法或间接法来实现。直接法就是通过在电动机内部埋设感应线圈以检测电动机的磁链，这种方式会使简单的交流电动机结构复杂化，降低了系统的可靠性，磁链的检测精度也不能得到长期的保证。因此，间接法是实际应用中实现转子磁链检测的常用方法。这种方法通过检测电机的定子

4、电压、电流、转速等可以直接检测的量，采用状态重构的方法来观测电动机的磁链。这种方法便于实现，也能在一定程度上确保检测的精度，但由于在异步电动机直接转矩调速系统的设计与仿真研究在状态重构过程中使用了电动机的参数，如果环境变化引起电动机参数的变化，就会影响到定子磁链的准确观测。为补偿参数变化的影响，人们又引入了各种参数在线辨识和补偿算法，但补偿算法的引入也会使系统算法复杂化。1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授提出了一种新型交流调速理论一一直接转矩控制。这种方法结构简单，在很大程度上克服了矢量控制中由于坐标变换引起的计算量大、控制结构复杂、系统性能受电动

5、机参数影响较大等缺点，系统的动静态性能指标都十分优越，是一种很有发展前途的交流调速方案。因此，直接转矩控制理论一问世便受到广泛关注。目前国内外围绕直接转矩控制的研究十分活跃。1.2直接转矩控制技术传统的交流调速系统通常采用恒压频比的方式，但是由于异步电动机是一种多变量系统，具有高阶、非线性、强耦合的特点，恒压频比控制这种基于电机的稳态方程的控制方式的动态响应始终不够理想，调节器参数设置很难达到精度要求。由于电机控制方法并没有达到让人满意的程度，很多专家和研究人员就开始在该领域潜心研究。终于在1971年提出了矢量控制技术，从而使交流调频技术从理论山解决了以前交流调速

6、系统在静、动态性能上不能与直流传动相媲美的问题。尽管矢量控制存在诸多优点，但是其存在的问题也不可回避。研究人员指出，矢量控制中存在特性易受电动机参数变化的影响、计算控制复杂、实际性能难于达到理论分析结果等重大问题，需要进一步改善或者寻找新的控制策略。于是在1977年，在IEEE杂志上A.B.Piunkett提出了直接转矩控制思想，1985年德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授将直接转矩控制思想应用于实际情况中，随后日本学者I.Takahashi也提出了与之类似的控制方案，而且在1987年把它推广到了弱磁调速范围。直接转矩控制理论一经提出，便得到了交流调速控制

7、领域专家的广泛关注，并且各国专家都投入了大量的精力去研究和发展该控制技术。总体来说，直接转矩控制技术具有以下几个特点：1、直接转矩控制技术直接控制电动机的输出转矩，即直接给出转矩给定值，以输出转矩和磁链作为控制对象，对电动机的控制直接明了。2、直接转矩只需掌握被测电动机的转子的电阻即可解决复杂的定子磁链的观测问题，在很大程度上解决了矢量控制中定子磁链的观测易受电动机各项参数影响的问题。3、直接转矩控制是一种动态控制手段，不是稳态控制，其精度远远高于传统的控制策略。直接转矩控制的总体思想就是采用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩和磁链，

8、计算所得的