内容发布更新时间 : 2024/5/17 11:44:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

现代电力传动及其自动化 —课程作业

异步电动机直接转矩控制系统仿真

1、直接转矩控制系统的基本思想

直接转矩控制系统简称 DTC ( Direct Torque Control) 系统，在它的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因而得名。直接转矩控制是标量控制。它借助于逆变器提供的电压空间矢量，直接对异步电动机的转矩和定子磁链进行二位控制，也称为砰-砰（bang-bang）控制。

三相异步电动机电磁转矩表达式为:

Te?Km(Ψs(t)?Ψr(t))

?Km?s?rsin?(t) (1.1)

?s、?r分别为定子、转子磁链的模值，?(t)为定子、转子磁链之间的夹角，

称为磁通角。

对式（1.1）分析，电磁转矩决定于定子磁链和转子磁链的矢量积，即决定于两种幅值和其间的空间电角度。若?s、?r 是常数,改变转矩角可改变转矩。而且Ψr 的变化总是滞后于Ψs 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Ψr不变。可见只要通过控制保持Ψs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。

?*－ 转速调 节 Te* － 转矩滞 环 ?s* ＋ － 磁链滞 环 电压矢量开关信号选 择 逆变器 异 步 电 机 ?

扇区判断 Te 转矩模型 ?s 磁链模型 图1.1 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1.1得直接转矩控制系统仿真结构框图，如图1.2所示。

?? ?－ ＋ 速度调节器 ＋ － Te* Te 磁链幅值构成 转矩观测器 ??磁链观测模型 ??u? u?3/2 坐标变换 磁链给定值调节 i? i? ?s* ＋ － ?s 磁链调节 转矩调节 扇区判断 uabc iabc?Q TQ开关信号选择 N 交流电 ~ 整流器 逆变器 电动机 图1.2 直接转矩控制系统仿真结构框图

2、单元模块说明

2.1 定子电压与定子电流的三二变换

三相/两相变换矩阵如式（2.1），其仿真结构框图如图2.1所示。