感应电机直接转矩控制系统的仿真

..学习.资料.感应电机直接转矩控制系统的仿真(江南大学物联网工程学院，214122)摘要：通过异步电机直接转矩控制的基本原理和系统的基本构成的学习，在此基础上，运用Matlab/Simulink建立了各个模块的仿真模型，构建了直接转矩控制仿真系统，对直接转矩控制方法的特点及其存在的问题进行了仿真分析研究，验证了直接转矩控制系统的可行性.关键词：感应电机；直接转矩控制；Matlab/SimulinkTheSimulationofInductionMotorDirectTorque

ControlSystemBasedonMatlab/Simulink(SchoolofIOT,JiangnanUniversity,Wuxi214122China)Abstract：Thebasicprincipleandsystemofdirecttorquecontrolforasynchronousmotorbasicstructurelearning,onthebasisofthis,usingtheMatlab/Simulinksimulationmodelwasestablishedforeachmodule,constructedthesimulationofdirecttorquecontrolsystem,thecharacteristicsofthedirecttorquecontrolmethodanditsexistingproblemsaresimulated,verifiedthefeasibilityofdirecttorquecontrolsystem.Keywords：intuctionmotor；directtorquecontrol；Matlab/Simulink1引言门田…④,所)1引言门田…④,所)直接转矩控制系统简称DTC(DirectTorqueControl)系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另外一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。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，因此而得名为直接转矩控制。SIMULINK是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。SIMULINK具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点SIMULINK已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于SIMULINK。2直接转矩控制系统基本原理直接转矩控制系统，就是通过使定转子磁链V的幅值保持恒定，然后选择合理的s零矢量的作用次序和作用时宽，以调节定子磁链矢量的运动速度，从而改变磁通角的大小，以实现对电机转矩的控制。在直接转矩控制技术中，其基本控制方法就是通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，控制定子磁链走走停停，以改变定子磁链的平均旋转速度的大小，从而改变磁通角的大小，以达到控制电动机转矩的目的。三相电动机异步电机的数学建模方法一般是把三相电动机转换成两相电动机，因为建立在a-P静止坐标系下的的异步电机状态方程与定、转子之间的夹角无关，可以方便地求出异步电机各状态变量。考虑到笼型电机转子侧电压为零，可建立异步电机在a-P静止坐标系下的数学模型如下：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为定转子间的互感；mu,%为异步电机在a,1轴上定子a1 11电压分量；L，L为定、转子自感；srr,r为定、转子电阻；12n为极对数；pD为摩擦阻力矩系数。输出方程为：r •i=Ia1 a1••i11=i11i9=i9a2a2i=i12 123=3rrT=nL(ii-ii)epm11a212a1根据如上两式，可以编写S-function模块，其结构图如图4所示。本实验使用的相关参数为：同上L

m同上L

m感；定子与转子同轴等效绕组间的互定转子互感L=255mH；m转子电感L=258mH；r定子电感L=258mH；定子电阻R=5.3Q；转子电阻R=5.3Q；定子额定频率f=50Hz；N极对数n=2；p额定转速n=1410r/min；N额定功率P=1.1kW；N定子额定电压u=220V(Y连接)N2.1.2两相静止坐标系数模

iiiiLLLsd,sq, rd,rq,m,s,r(2)磁链方程：心w叫L*%式中：VVsa， sPV， raV， rP——-dq子磁链的两个分量；sa,sP,ra，邓 dq系下定子电流与转子电流的两个分量；LS——定子等效两相绕组的自感；异步电动机在两相静止坐标系(aP坐——转子等效两相绕组的自感；(3)电磁转矩方程：(3)电磁转矩方程：3 3g一dqs=0时，dqr=,即转速的负值。数学模型由以下方程表述(1)电压矩阵方程：式中:uuuusd，sq，rd，rqdq坐标定子电压与转子电压的两个分量；RRS,r电阻；VVdqs,dqr dq坐标系分别相对于定子,转子的角速度；式中：T ne 电动机转矩；P 电动机极对数;Liiiim,sq,rd,sd,rq——同上(4)运动方程jd3T=T+jeLndtp式中：T3L——负载转矩；——电动机转速；J Tn——电动机转动惯量；e,p——同上以上构成异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型2.2系统框图磁维模黯卜赭折模型一i开光伏态选择直接转矩控制系统原理图3仿真模型的构建3.13.1异步电机..学习.资料.IntegratorGain13Integrator4TLProduct3Add5Integratorl.Gain5''9.17183.2磁链模型仿真模块GainnormprodAddDataTypeConversionPsis3.3磁链选择器学习学习.资料.3.4电压矢量选择3.53.5两相坐标变换..学习.资料.Gain1Gain33.6K/P变换W*3.7电流环Gain1Integrator3.83/23.83/2变换..学习.资料.TransformationDiscreteVirtualPLL4仿真结果及分析4.2电流波形图-4001234567894.44.4转速波形图..学习.资料.5心得体会通过这次课程设计，我对异步电机数学模型和直接转矩控制原理的进一步的学习，最重要的是作为一名自动化的学生，必须熟练掌握Matlab的基本使用方法，刚开始做设计时会有一些困难，首先对于模型的构建不是很熟悉，通过上网查阅资料了解到各个模型的部结构，并将课本第六章进行了通读，可以算是做到了理论与实践的相互结合。虽然对于某些知识点的学习还不深刻，但基本了解了交流异步电机变频调速系统的直接转矩化的建模和仿真，使我收获颇控制方案进行的系统丰。参考文献(References)［1］阮毅伯时.电力拖动自动控制系统—运动控制系统-4版-.：机械工业，2009.8一、［2］直接转矩控制系统的相关技术研究，永超--《中小型电机》2004第3期［3］夙,异步