交流电机直接转矩控制系统设计(2)
2.5本章小结..20
第3章直接转矩控制系统的计算机仿真研究..21
3.1系统仿真模型的建立.21
3.2各主要模块的构建22
3.2.1磁链和转矩的观测模型22
3.2.2转矩与磁链的调节模型22
3.2.3磁链空间位置判断模型23
3.2.4开关信号单元——电压空间矢量的选择23
3.3仿真结果及分析.24
3.4本章小结..31
第4章总结与展望..32
4.1课题总结..32
4.2课题存在的问题与今后展望32
致谢..34
参考文献..35
第 1 章 绪论
1.1 交流调速系统的发展与现状长期以来， 在调速传动领域大多采用磁场电流和电枢电流可以独立控制的直流电动机传动系统，它的调速性能和转矩控制特性比较理想，可以获得良好的动态响应，然而由于直流电动机在结构上存在的问题使其在设计容量上受到了限制， 不能适应高速大容量化的发展方向[1]。交流电动机以它的结构简单、制造方便、运行可靠，可以以更高的运转速度运转、可用于恶劣环境中等优势得到了大量的运用，但交流电动机是一个高阶、强耦合、非线性的多变量复杂系统，要实现对其调速控制比较困难，故它的应用范围还是受到了很大限制。其实，早在20 世纪 20 年代，人们就已经认识到变频调速控制系统是交流电机的一种比较理想的调速方法，但由于各种原因该技术发展比较缓慢，在相当长的一段时间内，直流调速一直以性能优良而领先于交流调速。20 世纪 60 年代以后，特别是 20 世纪 70 年代以来，现代电子技术（包括大规模集成电路技术、电力电子技术和计算机技术）的飞速发展、电动机控制理论的不断完善以及计算机仿真技术的日益成熟， 极大的推动了交流电动机变频调速技术的发展。其中发展最快的是变频调速技术，其调速系统的性能指标已可与直流调速系统相媲美[2]。
1.1.1 电力电子元器件的发展电动机控制技术发展的物质基础是电力电子技术， 电力电子技术的发展促使电动机控制水平有了突破性的提高。电力电子技术的物质基础是电力电子器件，从 20 世纪 60 年代晶闸管（SCR）的发明至今，元器件制造技术上经过了50 多年的发展，在不断得以提高。经历了以晶闸管为代表的分立元器件，以可关断晶闸管（GTO）、巨型晶闸管（GTR）、功率 MOSFET、绝缘栅双极型晶闸管（IGBT）为代表的功率集成元器件（PID），以高压功率集成电路（HVIC）、智能化功率集成电路（SPIC）为代表的功率集成电路（PIC）三个发展期。各新型电力电子器件的额定参数不断提高，并且现在大功率半导体元器件走向集成化和智能化、集驱动、保护、逻辑等单元为一体的智能功率模块 IPM，它不断提供一定的功率输出，并且可以实现过流、短路、欠压和过压等保护功能。可以说，这些新型电力电子元器件的发展，给高性能交流调速技术系统的发展奠定了坚实的基础。
1.1.2 交流调速控制技术的发展交流传动控制系统在今天有如此大的进步，主要是由于微电子学、电力电子学和控制理论的飞速发展，尤其是在先进控制策略的应用非常成功。交流调速系统有变变极调速，变频调速，转差频率等不同方式，其中目前公认的最优秀方案是变频调速。根据所采用的数学模型上的差别不同， 变频调速又可以分为基于电动机动态模型和稳态模型的不同控制方法，其控制性能有非常大的差异。这些控制策略各有优缺点，在实践应用中，为了达到最佳控制效果需要根据具体要求作出恰当选择。下面对各个控制策略分别进行简要的介绍。1. 恒压频比控制要使电动机的转矩能够快速响应，必须有效地控制电机的转矩。开环恒压频比控制根据异步电动机等效电路确定的 const f U 进行变频调速。 其优点是控制线路结构简单、制造成本较低，但其缺点是只能调节电动机的稳态磁通的转矩，而不能进行动态控制；控制曲线不会跟随负载的变化而变化，转矩响应速度慢、电动机转矩利用率不是很高，转矩开环动静态性能不佳，仅适用于对调速性能要求不是很高的节能控制等场合。
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