感應電機直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真

1、感應電機直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真（江南大學 物聯網工程學院，江蘇 無錫 214122）摘 要：通過異步電機直接轉矩控制的基本原理和系統(tǒng)的基本構成的學習，在此基礎上，運用MatlabSimulink建立了各個模塊的仿真模型，構建了直接轉矩控制仿真系統(tǒng)，對直接轉矩控制方法的特點及其存在的問題進行了仿真分析研究，驗證了直接轉矩控制系統(tǒng)的可行性.關鍵詞：感應電機；直接轉矩控制；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） 直接轉矩控制系統(tǒng)簡稱DTC（Direct Torque Control）系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展

4、起來的另外一種高動態(tài)性能的交流電動機變壓變頻調速系統(tǒng)。在它的轉速環(huán)里面利用轉矩反饋直接控制電機的電磁轉矩，因此而得名為直接轉矩控制。 SIMULINK是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(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，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。SIMULINK具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點SIMULINK已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于SIMULINK。2 直接轉矩控制系統(tǒng)2.1 基本原理直接轉矩控

5、制系統(tǒng)，就是通過使定轉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寬，以調節(jié)定子磁鏈矢量的運動速度，從而改變磁通角的大小，以實現對電機轉矩的控制。在直接轉矩控制技術中，其基本控制方法就是通過電壓空間矢量來控制定子磁鏈的旋轉速度，控制定子磁鏈走走停停，以改變定子磁鏈的平均旋轉速度 的大小，從而改變磁通角的大小，以達到控制電動機轉矩的目的。 2.1.1 三相電動機異步電機的數學建模方法一般是把三相電動機轉換成兩相電動機，因為建立在-靜止坐標系下的的異步電機狀態(tài)方程與定、轉子之間的夾角無關，可以方便地求出異步電機各狀態(tài)變量。考慮到籠型電機轉子側電壓為零，可建立異步電機在-靜止坐標系下

6、的數學模型如下：式中為定轉子間的互感；為異步電機在軸上定子電壓分量；為定、轉子自感；為定、轉子電阻；為極對數；為摩擦阻力矩系數。輸出方程為：根據如上兩式，可以編寫S-function模塊，其結構圖如圖4所示。本實驗使用的相關參數為：定轉子互感；轉子電感；定子電感；定子電阻；轉子電阻；定子額定頻率；極對數；額定轉速；額定功率；定子額定電壓（Y連接） 2.1.2 兩相靜止坐標系數模異步電動機在兩相靜止坐標系（坐標系）下的數學模型是在任意速旋轉坐標系下數學模型當轉速等于零時的特例。當=0時, =,即轉速的負值。數學模型由以下方程表述(1)電壓矩陣方程： 式中:，dq坐標定子電壓與轉子電壓的兩個分量；

7、,電阻；, dq坐標系分別相對于定子,轉子的角速度；, , , , , , 同上(2)磁鏈方程：式中:，dq子磁鏈的兩個分量；,dq系下定子電流與轉子電流的兩個分量；定子與轉子同軸等效繞組間的互感；定子等效兩相繞組的自感；轉子等效兩相繞組的自感；(3)電磁轉矩方程： 式中: 電動機轉矩；電動機極對數；, , , , 同上(4)運動方程 式中:負載轉矩；電動機轉速；電動機轉動慣量；, 同上以上構成異步電動機在兩相靜止坐標系下的數學模型2.2 系統(tǒng)框圖 直接轉矩控制系統(tǒng)原理圖直接轉矩控制系統(tǒng)圖3 仿真模型的構建3.1 異步電機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、相坐標變換3.6 K/P變換3.7 電流環(huán)3.8 3/2變換4 仿真結果及分析4.1 磁鏈波形圖4.2 電流波形圖4.3 轉矩波形圖4.4 轉速波形圖5 心得體會通過這次課程設計，我對異步電機數學模型和直接轉矩控制原理的進一步的學習，最重要的是作為一名自動化的學生，必須熟練掌握Matlab的基本使用方法，剛開始做設計時會有一些困難，首先對于模型的構建不是很熟悉，通過上網查閱資料了解到各個模型的內部結構，并將課本第六章進行了通讀，可以算是做到了理論與實踐的相互結合。雖然對于某些知識點的學習還不深刻，但基本了解了交流異步電機變頻調速系統(tǒng)的直接轉矩化的建模和仿真，使我收獲頗控制方案進行的系統(tǒng)豐。參考文獻 (References)1阮毅 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)-4版-.北京：機械工業(yè)出版社，2009.81、 2直接轉矩控制系統(tǒng)的相關技術研究劉，永超 -中小型電機 2004 第3期3李夙異步電動機直接轉矩控制M北京機械工業(yè)出版社，19941-254基于MATLAB的異步電機直接轉矩控制系統(tǒng)仿