MATLAB感应电机直接转矩控制系统的仿真研究(2)
4.异步电动机直接转矩控制系统仿真研究 23
4.1系统仿真建模 23
4.2启动过程分析 24
4.3抗干扰能力分析 25
5 总结 33
致 谢 34
参考文献 35
绪论
1.1 电机调速技术的发展概况
在当今社会生活中，电气传动系统已经成为现代生活中最重要的机电能量变换之一。目前社会中广泛应用着各式各样电气传动系统，如我们日常生活中所乘坐的电梯、汽车、工厂用的机床等。为了节约能源、减少能源的消耗量，我们往往采用调速控制来满足这一需求。电气传动系统一般根据转速的变换情况分为恒速电气传动系统和变速电气传动系统两大类。
由于直流电动机调速通过改变电机的输入电压或励磁电流来控制速度的变换，这种方法相对简单，故上世纪往往采用直流传动作为电气传动方式。但由于直流电动传动系统中的直流电动机自身的结构相对复杂、价格昂贵、无法制作成高速大容量的机组等缺陷，故直流电气传动装置不理想。而交流异步电动机以其机构简单、运行可靠、价格低廉、惯性小、易于修理、坚固耐用等特点，将人们将视线转向了研究其工作状态方面。但交流异步电动机调速方面比较困难，且其性能无法与直流调速系统相媲美。因此早期的电动机大部分采用恒速方式运行。19世纪初，国外率先采用绕线式异步电动机转子外串电阻和鼠笼式异步电动机变极方式进行调速；50年代时期，由于异步电动机定子串饱和电抗器调速方法的发展，系统可实现两三种极对数的变换；60年代时期，由于半导体变频装置的发明，使交流异步电动机变速控制进入了一个新时代。这种半导体以其体积小、价格低廉以及优良的性能等优点，其可通过连续的改变电源的频率来实现交流异步电动机的无级变速，交流电机调速技术到了一个质的飞跃时代。70年代以来，随着计算机技术的发展以及大规模集成电路的生产以及先进的控制理论（如：模糊控制、神经网络控制、自适应控制等）的应用，为交流电机的开发控制创造了有利的条件。目前的交流控制系统正向集成化、智能化的方向发展。如：交流电动机的串级调速、各类型的变频调速、无换向电动机调速、特别是矢量控制技术、直接转矩控制技术的应用，使得交流调速逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快动态响应等技术性能。在交流异步电动机的控制技术中，以70年代提出的矢量控制技术和80年代中期提出的直接转矩控制技术为代表，特别是直接转矩控制技术，它不需要解耦电机数学模型，强调对电机转矩进行直接控制，在很大程度上克服了矢量控制计算复杂和易受参数变换影响的特点，成为交流调速控制理论的又一次飞跃。
1.2 直接转矩控制技术的发展及现状
1.3直接转矩控制技术的未来发展方向
十多年来，在国内外直接转矩控制不断得到发展和完善，许多文章从不同角度提出了新的见解和方法，特别是随着各种智能控制理论的引入，又涌现出了许多基于模糊控制和人工神经网络的DTC系统，控制性能得到了进一步的改善和提高[4]。下面就介绍一下有关文献中关于直接转矩控制的研究现状和成果，并对其未来发展进行展望。
1.3.1 磁链调节器和转矩调节器的细化改进
传统直接转矩控制一般对转矩和磁链采用单滞环控制，根据各滞环的输出结果确定当前的电压矢量。因为不同的电压矢量不同的瞬间对转矩和定子磁链的调节作用互不相同，所以，只有根据当前转矩和磁链的实时偏差合理地选择电压矢量，才有可能使转矩和定子磁链的调节过程达到比较理想的状态。显然，转矩、磁链的偏差区分的越细，压矢量的选择就越精确，控制性能也就越好。人提出了一种定子磁链的双层滞环控制方法[14]。该方法利用新型的定子磁链双层滞环比较器代替了传统的单滞环比较器，并采用新的双层滞环比较器进行转矩控制，同时修改了传统的开关选择表的部分内容，它通过改进转矩调节器和磁链调节器的结构，细化了转矩和定子磁链的偏差区分，提高了系统的性能。磁链调节器和转矩调节器在结构上相同。采用这种细化的转矩、磁链调节器的DTC全面改善了系统的动静态性能，有利于减小了转矩和磁链的脉动。此外，有学者研究了控制系统的采样时间、磁链及转矩滞环宽度对转矩，磁链脉动的影响，得出了计算滞环宽度的新公式，对滞环宽度进行优化控制，该公式能够有效降低磁链、转矩脉动和阻止逆变器的开关频率超过预定极限值。仿真结果证实采样新方法的直接转矩控制性能优于经典的直接转矩控制。
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