感應電機直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真

..學習.資料.感應電機直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真(江南大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院，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Matlab/Simulink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/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)直接轉矩控制系統(tǒng)簡稱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態(tài)性能的交流電動機變壓變頻調(diào)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(shù)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)基本原理直接轉矩控制系統(tǒng)，就是通過使定轉子磁鏈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寬，以調(diào)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(xiàn)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。三相電動機異步電機的數(shù)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a-P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?？紤]到籠型電機轉子側電壓為零，可建立異步電機在a-P靜止坐標系下的數(shù)學模型如下：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為定轉子間的互感；mu,%為異步電機在a,1軸上定子a1 11電壓分量；L，L為定、轉子自感；srr,r為定、轉子電阻；12n為極對數(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，其結構圖如圖4所示。本實驗使用的相關參數(shù)為：同上L

m同上L

m感；定子與轉子同軸等效繞組間的互定轉子互感L=255mH；m轉子電感L=258mH；r定子電感L=258mH；定子電阻R=5.3Q；轉子電阻R=5.3Q；定子額定頻率f=50Hz；N極對數(shù)n=2；p額定轉速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子磁鏈的兩個分量；sa,sP,ra，鄧 dq系下定子電流與轉子電流的兩個分量；LS——定子等效兩相繞組的自感；異步電動機在兩相靜止坐標系(aP坐——轉子等效兩相繞組的自感；(3)電磁轉矩方程：(3)電磁轉矩方程：3 3g一dqs=0時，dqr=,即轉速的負值。數(shù)學模型由以下方程表述(1)電壓矩陣方程：式中:uuuusd，sq，rd，rqdq坐標定子電壓與轉子電壓的兩個分量；RRS,r電阻；VVdqs,dqr dq坐標系分別相對于定子,轉子的角速度；式中：T ne 電動機轉矩；P 電動機極對數(shù);Liiiim,sq,rd,sd,rq——同上(4)運動方程jd3T=T+jeLndtp式中：T3L——負載轉矩；——電動機轉速；J Tn——電動機轉動慣量；e,p——同上以上構成異步電動機在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型2.2系統(tǒng)框圖磁維模黯卜赭折模型一i開光伏態(tài)選擇直接轉矩控制系統(tǒng)原理圖3仿真模型的構建3.13.1異步電機..學習.資料.IntegratorGain13Integrator4TLProduct3Add5Integratorl.Gain5''9.17183.2磁鏈模型仿真模塊GainnormprodAddDataTypeConversionPsis3.3磁鏈選擇器學習學習.資料.3.4電壓矢量選擇3.53.5兩相坐標變換..學習.資料.Gain1Gain33.6K/P變換W*3.7電流環(huán)Gain1Integrator3.83/23.83/2變換..學習.資料.TransformationDiscreteVirtualPLL4仿真結果及分析4.2電流波形圖-4001234567894.44.4轉速波形圖..學習.資料.5心得體會通過這次課程設計，我對異步電機數(shù)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(wǎng)查閱資料了解到各個模型的部結構，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(diào)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］阮毅伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)—運動控制系統(tǒng)-4版-.：機械工業(yè)，2009.8一、［2］直接轉矩控制系統(tǒng)的相關技術研究，永超--《中小型電機》2004第3期［3］夙,異步