MATLAB交流电机直接转矩控制系统的仿真设计(2)
3.3.1 扇区判别 22
3.3.2 电压矢量选择 23
4 直接转矩控制系统仿真分析 25
4.1 系统仿真建模 25
4.2 系统仿真运行及分析 25
5 总结与展望 33
致谢.........34
参考文献 35
1 绪论
20世纪60年代以后，尤其是70年代以来，随着电力电子技术的快速发展，电动机控制理论的不断完善和计算机及仿真技术的广泛应用，极大地推动了交流电动机调速技术的发展，其中以变频调速技术为最，且其性能指标已可与直流调速系统相媲美。
1.1 课题研究背景
交流传动系统能有今天如此大的进步，主要是由于电力电子技术、微电子学和控制理论的飞速发展，尤其是先进控制策略的成功应用。
1.1.1 课题的研究意义
（1） 交流电机变频控制策略的发展
交流调速策略有变转差频率调速，变频调速以及变极调速等不同方式，其中变频调速是目前公认的最优方案。根据所采用的数学模型的不同，变频调速又可以分为基于电动机的稳态模型和动态模型两种不同的控制方法，它们的控制性能也有较大差异，这也决定了这几种方法各自不同的应用范围。
1． 恒压频比控制
V/F 控制方式是建立在电动机稳定模型上的控制方式，它要求在改变电动机电源频率的同时，也改变电动机电源的电压，使得电动机磁通保持一定，从而保证在较宽的调速范围内，电动机的效率、功率因素都不下降。这种控制方式比较简单，常用于节能型变频器，如风机、水泵的节能调速上，以及对调速范围要求不高的场合。其突出的优点是可以进行电动机的开环调速控制，其主要问题是低速性能较差，因为低速时异步电动机定子电压降所占比重增大，造成了电动机的电磁转矩的减小。
2． 转差频率控制
转差频率控制需要在电动机转子上安装光电编码器等速度检测器，用以检测电动机的转速，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的输出频率。这种控制方式与V/F 控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。
3． 矢量控制
矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式，它基于电动机的动态数学模型，这种控制方法通过坐标变换，将定子电流中的励磁电流分量和转矩电流分量独立出来，对转矩渐进解耦和对磁链单独控制，使交流电动机具有与直流电动机相类似的控制性能。实验证明，矢量控制在车辆牵引，再生制动、空转滑行再粘着等方面都有其独特的优势。
4． 转矩控制
转矩控制的对象是电动机的转矩，而不是转速。输入的给定信号最终控制的是电动机的电磁转矩，而不是频率。在转矩控制方式下，电动机转速的大小，取决于电磁转矩和负载转矩较量的结果，可能加速，也可能减速，其频率不可调节，转矩控制常用于牵引和起重装置的启动，以及恒张力控制等。【1】
（2） 直接转矩控制的诞生
20世纪80年代中期，德国教授M.Depenbrock首次提出直接转矩控制理论，并在1987年把它推广到弱磁调速范围。不同于矢量控制技术，它只是在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，强调对电动机的转矩进行直接控制，省掉了矢量旋转变换等复杂的变换与计算，它不需要模仿直流电动机的数学模型，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。除了传统的吹冰边形磁链控制方案，一些学者还采用圆形磁链轨迹跟踪直接转矩控制方法，并引入了模糊控制、神经网络、蚁群算法等智能控制理论和方法，使得直接转矩控制技术的理论分析手段更加广泛和完善。