交流感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究完整版

1、 交流感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分類 標(biāo)量控制系統(tǒng)，即V/F控制系統(tǒng) 控制V/F的比值，通過對轉(zhuǎn)差率進(jìn) 行PID調(diào)節(jié)來調(diào)速 矢量控制系統(tǒng) 通過解耦d-q軸電流將交流電機(jī)轉(zhuǎn)換 成直流電機(jī)控制 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 直接將轉(zhuǎn)矩作為被控量，響應(yīng)速度 最快 標(biāo)量控制系統(tǒng)控制框圖 矢量控制系統(tǒng)框圖 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)框圖 直接轉(zhuǎn)矩控制原理 根據(jù)以定轉(zhuǎn)子磁鏈 求取轉(zhuǎn)矩的公式: )sin(| rs rs e LL M pT 可以看出，轉(zhuǎn)矩取決于定轉(zhuǎn)子 磁鏈幅值以及兩者的夾角，因 此在磁鏈幅值不變時，可以通 過改變夾角來改變轉(zhuǎn)矩。但是 夾角不能直接控制，只能控制 定子磁鏈。利用電機(jī)轉(zhuǎn)子時間 常數(shù)大于定子時間常數(shù)的特性， 當(dāng)

2、定子磁鏈角度迅速變化時， 轉(zhuǎn)子磁鏈的變化滯后于定子磁 鏈的變化，從而達(dá)到改變定轉(zhuǎn) 子磁鏈夾角的目的。 磁鏈觀測器方案的選擇 基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器的定子磁鏈觀測器 基于電機(jī)模型的定子磁鏈觀測器 基于電壓模型的定子磁鏈觀測器 磁鏈觀測器方案的選擇 基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器的定子磁鏈觀測器 r r ssS L M iL 磁鏈觀測器方案的選擇 基于電機(jī)模型的定子磁鏈觀測器 磁鏈觀測器方案的選擇 考慮了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、對電機(jī)參數(shù)魯棒性、觀測準(zhǔn)確性后，決定 選擇基于電壓電流模型加一階慣性環(huán)節(jié)加補(bǔ)償?shù)姆桨?，觀測器系統(tǒng)框圖 如下 一階慣性環(huán)節(jié)性能的推導(dǎo)。 冬雷等，異步電動機(jī)定子磁鏈穩(wěn)態(tài)估計J. 北京理工大學(xué)學(xué)報,

3、2010 一階慣性環(huán)節(jié)替代積分環(huán)節(jié)的研究 s sG 1 )( 積分環(huán)節(jié) 傳遞函數(shù) 一階慣性環(huán) 節(jié)傳遞函數(shù) cc sss s sG 11 )( 可以看出一階慣性環(huán)節(jié)可以看成高通濾波器和積分環(huán)節(jié)的 串聯(lián)， 因此可以消除積分初值誤差以及積分漂移誤差， 但是會因此引入幅值衰減和相位超前 不同域下一階慣性環(huán)節(jié)的表達(dá)式 c s sG 1 )()()( )( tytx dt tdy c 11 nn aYXY S域下的一階 慣性環(huán)節(jié) 時域下連續(xù)的 一階慣性環(huán)節(jié) 時域下離散 的一階慣性 環(huán)節(jié) 其中a與慣性環(huán)節(jié)截止頻率的關(guān)系為 s c T a 2 Ts為采樣周期 一階慣性環(huán)節(jié)特性的仿真 MATLAB 仿真代碼 %

4、仿真參數(shù)設(shè)定部分% Fre_of_EMF = 30; %Hz 信號頻率 Sample_inteval = 100; %uS 采樣周期 Cycle_number = 15; %運(yùn)行周期 FOLP_constant = 0.005 ; %設(shè)定常數(shù)而不是截止頻率是因為 %在離散系統(tǒng)中使用這個常數(shù)更為直觀 FOLP_cutoff = FOLP_constant/(2*pi*Sample_inteval/1000000); %普通積分及無補(bǔ)償一階慣性 inte_alfa(i)=inte_alfa(i-1)+EMF_alfa(i); inte_beta(i)=inte_beta(i-1)+EMF_beta

5、(i);%對EMF進(jìn)行純積分 folp_alfa_uncomp(i)=(1-FOLP_constant)*folp_alfa_uncomp(i-1)+EMF_alfa(i); folp_beta_uncomp(i)=(1-FOLP_constant)*folp_beta_uncomp(i-1)+EMF_beta(i); compensate_magnitude = Fre_of_EMF/sqrt(FOLP_cutoff2+Fre_of_EMF2);%得到幅值補(bǔ)償倍數(shù) compensate_angle = atan(FOLP_cutoff/Fre_of_EMF); %得到相角補(bǔ)償參數(shù) Magni

6、tude=sqrt(EMF_alfa(i)2+EMF_beta(i)2)/compensate_magnitude; %EMF在極坐標(biāo)系下進(jìn)行幅值補(bǔ)償 theta(i)=atan2(EMF_beta(i),EMF_alfa(i)-compensate_angle; %EMF在極坐標(biāo)系下進(jìn)行相角補(bǔ)償 EMF_comp_alfa(i) = Magnitude*cos(theta(i); EMF_comp_beta(i)= Magnitude*sin(theta(i); %EMF從補(bǔ)償后的極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系 folp_alfa(i)=(1-FOLP_constant)*folp_alfa(i-1)+EMF_comp_alfa(i); folp_beta(i)=(1-FOLP_constant)*folp_beta(i-1)+EMF_comp_beta(i); %在直角坐標(biāo)系下使EMF通過FOLP，得到磁鏈 i=i+1; 紅：純積分器輸出結(jié)果 綠：未經(jīng)補(bǔ)償?shù)囊浑A慣性環(huán)節(jié)輸出結(jié)果 藍(lán)：經(jīng)過補(bǔ)償?shù)囊浑A慣性環(huán)節(jié)輸出結(jié)果 一階慣性環(huán)節(jié)截止頻率：7.667Hz 在100 微秒采樣周期下對應(yīng)的離散一階慣性環(huán)節(jié)常數(shù) ：0.005 仿真結(jié)果 電壓矢量的選擇 電壓矢量的選擇取決于磁鏈、轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器的輸出，共有 4種情況，分別為： 1，減小磁鏈，加大轉(zhuǎn)矩 2，減小磁鏈，減小轉(zhuǎn)