异步电机准圆形磁链直接转矩控制系统分析.ppt

1、指导老师：学生：学号：,异步电机准圆形磁链直接转矩控制系统分析,由NordriDesign提供,摘要,直接转矩控制是基于电压空间矢量理论的一种新型交流电机控制方法，通过对电机的定子磁链和转矩直接跟踪，能够获得很好的调速范围和调速精度，并且静、动态特性均比较好。根据磁链运动轨迹的不同，分为六边形磁链直接转矩控制和准圆形磁链直接转矩控制两种控制理论。本论文只对异步电动机准圆形磁链直接转矩控制系统进行了的建模研究。本论文首先系统论述直接转矩控制原理，建立并分析了异步电机空间矢量模型和逆变器的数学模型，讨论了磁链矢量与电压矢量的关系以及电压空间矢量对定子磁链和转矩的影响。在此基础上对准圆形磁链直接转矩

2、控制系统的结构进行了说明。利用MATLAB/Simulink平台建立了准圆形磁链直接转矩控制系统仿真模型，验证了方法的可行性。探讨了系统和参数变化对控制系统性能的影响。对定子磁链的U-I模型、I-N模型进行仿真分析，为高性能直接转矩控制选择磁链提供了理论依据。,摘要幻灯片,异步电机直接转矩控制原理异步电机的磁链模型异步电机直接转矩控制仿真及实验,异步电机直接转矩控制原理,图1为异步电动机的空间矢量等效电路，采用了空间矢量的分析方法。,逆变器的数学模型,图2为采用开关代替功率器件的三相逆变器结构图。,直接转矩控制基本原理：根据公式可知，转矩控制是通过节，和磁通角来实现目的。在这其中一般把设定为额

3、定值，而则由负载来决定，所以调节定子磁链与转子磁链间的磁通角即可实现转矩的调节。当选择合适的电压矢量使定子磁链的旋转速度大于转子磁链的旋转速度时，磁通角加大，则相应的转矩增大，当选择加入零电压矢量时，则定子磁链保持在原位置不动，而转子磁链继续以的速度旋转，则磁通角减小，从而使转矩减小。直接转矩控制正是通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，控制定子磁链的走走停停以改变定子磁链平均旋转速度的大小，从而改变磁通角的大小，这样就达到了控制电机转矩的目的，这就是直接转矩控制的基本原理。,图3为准圆形磁链原理图,异步电机的磁链模型,1.U-I模型2I-N模型,图4为U-I模型,图5为I-N模型,异步电

4、机直接转矩控制仿真及实验,图6为准圆形磁链的直接转矩控制原理图,线电压相电压变换模块定子磁链和电磁转矩的计算,图8三相电流的3/2变换,图7线电压相电压变换模块图,磁链分量的计算，磁链模型采用U-I模型的估算方法：,图9磁链分量计算模型,图10转矩计算模型,转矩滞环调节模块定子磁链位置判断模块,图11转矩滞环调节模块,图12定子磁链位置判断模块,定子扇区图触发脉冲实现模块,图13发脉冲实现模块,仿真结果：图14为定子磁链轨迹,仿真结果分析：由以上得出了仿真结果。图14显示了定子磁链轨迹，所以仿真结果与理论分析的是基本吻合的。且准圆形磁链直接转矩控制转矩脉动在限定的滞环内波动，直接转矩控制的转矩

5、脉动并不能通过减小转矩滞环完全消除，这是因为转矩滞环最小值受开关频率和控制器频率决定。减小滞环宽度，不仅增加了开关损耗，过高的开关频率可能产生误动作使硬件产生故障。与定子磁链轨迹相对应，由其他仿真图所示定子相电流虽为一近似的正弦波，但是它的基波分量被叠加了一个由转矩调节和磁链调节的开关作用所产生的畸变电流。,图15不同磁链滞环对电流的影响,图15反映了不同磁链滞环宽度对电流波形的影响。从仿真结果看，圆形磁链直接转矩控制中，电流近似于正弦波。磁链滞环越小，电流越接近于正弦波。还反映出当磁链滞环从小变大时，电流畸变越来越明显。虽然选择小的滞环宽度可以消除定子磁链的波动和电流畸变，但滞环宽度越小，在同一区段内逆变器开关切换越频繁，对器件开关频率的要求越高，同时将导致开关损耗增大。,结论,本文在分析了异步电动机的直接转矩控制理论的基础上，主要利用了MATLAB/Simulink进行了准圆形磁链直接转矩控制的建模仿真，得到以下结论：（1）在直接转矩控制中，电磁转矩的变化是由定子磁链幅值和磁通角变化共同决定的。任何一个电压矢量都会对定子磁链幅值和磁通角产生影响，引起相应的变化，从而影响转矩的增减，必须考虑两者的共同作用；（2）准圆形磁链直接转矩控制相对较复杂，在磁链与转矩滞环调节的同时，需确定定子磁链的空间位置，通过查优化开关状态表确定每一时刻的最优开关状态，在每个