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

..學(xué)習(xí).資料.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，214122)摘要：通過異步電機(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Matlab/Simulink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/SimulinkTheSimulationofInductionMotorDirectTorque

ControlSystemBasedonMatlab/Simulink(SchoolofIOT,JiangnanUniversity,Wuxi214122China)Abstract：Thebasicprincipleandsystemofdirecttorquecontrolforasynchronousmotorbasicstructurelearning,onthebasisofthis,usingtheMatlab/Simulinksimulationmodelwasestablishedforeachmodule,constructedthesimulationofdirecttorquecontrolsystem,thecharacteristicsofthedirecttorquecontrolmethodanditsexistingproblemsaresimulated,verifiedthefeasibilityofdirecttorquecontrolsystem.Keywords：intuctionmotor；directtorquecontrol；Matlab/Simulink1引言門田…④,所)1引言門田…④,所)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DTC(DirectTorqueControl)系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另外一種高動(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，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(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)基本原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，就是通過使定轉(zhuǎn)子磁鏈V的幅值保持恒定，然后選擇合理的s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電壓空間矢量來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。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赼-P靜止坐標(biāo)系下的的異步電機(jī)狀態(tài)方程與定、轉(zhuǎn)子之間的夾角無關(guān)，可以方便地求出異步電機(jī)各狀態(tài)變量?？紤]到籠型電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電壓為零，可建立異步電機(jī)在a-P靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型如下：diL(ir-u)-L[ir+(iL+iL)3]TOC\o"1-5"\h\z al二 r a11 al m a2 2 _pj m [12 r r—dt KdiL(ir-u)-L[ir-(iL+iL)3] 11=—r——111 11 m——122 al_m a2—r r—dt Kdi -L(ir-u)+L[ir+(iL+iL)3] a2-=m—a11alra2211_m12——rr—dt Kdi-L(ir-u)+L[ir-(iL+iL)3] 11=mpU11 r122a1m02rr—dt Kd3 (ii-ii)Ln2-nT-D3 r-二a211a112mp pL r.dt JK=L2-LLmrs式中L為定轉(zhuǎn)子間的互感；mu,%為異步電機(jī)在a,1軸上定子a1 11電壓分量；L，L為定、轉(zhuǎn)子自感；srr,r為定、轉(zhuǎn)子電阻；12n為極對(duì)數(shù)；pD為摩擦阻力矩系數(shù)。輸出方程為：r ?i=Ia1 a1??i11=i11i9=i9a2a2i=i12 123=3rrT=nL(ii-ii)epm11a212a1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：同上L

m同上L

m感；定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互定轉(zhuǎn)子互感L=255mH；m轉(zhuǎn)子電感L=258mH；r定子電感L=258mH；定子電阻R=5.3Q；轉(zhuǎn)子電阻R=5.3Q；定子額定頻率f=50Hz；N極對(duì)數(shù)n=2；p額定轉(zhuǎn)速n=1410r/min；N額定功率P=1.1kW；N定子額定電壓u=220V(Y連接)N2.1.2兩相靜止坐標(biāo)系數(shù)模

iiiiLLLsd,sq, rd,rq,m,s,r(2)磁鏈方程：心w叫L*%式中：VVsa， sPV， raV， rP——-dq子磁鏈的兩個(gè)分量；sa,sP,ra，鄧 dq系下定子電流與轉(zhuǎn)子電流的兩個(gè)分量；LS——定子等效兩相繞組的自感；異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系(aP坐——轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感；(3)電磁轉(zhuǎn)矩方程：(3)電磁轉(zhuǎn)矩方程：3 3g一dqs=0時(shí)，dqr=,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:uuuusd，sq，rd，rqdq坐標(biāo)定子電壓與轉(zhuǎn)子電壓的兩個(gè)分量；RRS,r電阻；VVdqs,dqr dq坐標(biāo)系分別相對(duì)于定子,轉(zhuǎn)子的角速度；式中：T ne 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；P 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù);Liiiim,sq,rd,sd,rq——同上(4)運(yùn)動(dòng)方程jd3T=T+jeLndtp式中：T3L——負(fù)載轉(zhuǎn)矩；——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；J Tn——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；e,p——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)框圖磁維模黯卜赭折模型一i開光伏態(tài)選擇直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理圖3仿真模型的構(gòu)建3.13.1異步電機(jī)..學(xué)習(xí).資料.IntegratorGain13Integrator4TLProduct3Add5Integratorl.Gain5''9.17183.2磁鏈模型仿真模塊GainnormprodAddDataTypeConversionPsis3.3磁鏈選擇器學(xué)習(xí)學(xué)習(xí).資料.3.4電壓矢量選擇3.53.5兩相坐標(biāo)變換..學(xué)習(xí).資料.Gain1Gain33.6K/P變換W*3.7電流環(huán)Gain1Integrator3.83/23.83/2變換..學(xué)習(xí).資料.TransformationDiscreteVirtualPLL4仿真結(jié)果及分析4.2電流波形圖-4001234567894.44.4轉(zhuǎn)速波形圖..學(xué)習(xí).資料.5心得體會(huì)通過這次課程設(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，通過上網(wǎng)查閱資料了解到各個(gè)模型的部結(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-.：機(jī)械工業(yè)，2009.8一、［2］直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)研究，永超--《中小型電機(jī)》2004第3期［3］夙,異步