Matlab/Simulink感应电机直接转矩控制系统的仿真研究(3)
1.3仿真研究的意义
仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关知识为基础，以计算机为工具，借助系统模型对真实系统进行实验研究的一门综合性技术。对于在实际调试过程中存在很大风险或实验费用昂贵的系统，借以计算机本身强大的计算功能，加上仿真软件平台不仅能极大地提高系统分析和计算的效率，还能保证人员安全和节约成本。仿真技术在许多复杂工程系统的分析和设计研究中成为不可缺少的工具。只要针对复杂系统正确建立模型，就能够对系统进行充分的分析研究。另外，仿真系统一旦建立可以重复修改，经过不断的仿真改正，逐渐深化对系统的认识，以采取相应的控制和决策，使系统处于科学的控制和管理之下。Matlab及其工具箱具有强大的运算能力,可以实现建模与仿真,数据分析,图象分析等功能，特别是其中的Simulink 工具箱是专为系统仿真开发的交互式软件,具有可重载、可视化、可封装的优点，对于研究感应电机的直接转矩控制的复杂系统是一个很好的选择。
1.4课题研究的主要内容
直接转矩控制是继矢量控制之后发展起来的一种新型的具有高性能的交流变频调速控制技术，由德国鲁尔大学德彭布罗克(Depenbrock)教授于1985年首次提出，直接转矩控制技术采用定子磁链定向，对电机的转矩进行直接控制，省掉了坐标变换等复杂的计算，克服了矢量控制中控制性能易受电机参数变化影响的问题，其控制思想新颖、控制结构简单、控制手段直接、转矩响应迅速。
本课题主要工作是在三相/两相坐标系下分析交流电机的动态数学模型，确定DTC控制结构，采用MATLAB/Simulink仿真软件完成直接转矩控制系统模型的建立，对系统进行仿真分析研究。
本论文的主要内容如下：
第一章：在参考浏览大量文献资料的基础上，阐述了电机调速技术的发展概况，以及直接转矩控制的发展现状，提出异步电机的直接转矩控制理论以及研究意义。最后论述本论文研究的内容。
第二章：介绍异步电动机动态数学模型，坐标变换模型、逆变器数学模型及空间电压矢量的控制作用。
第三章：对直接转矩控制理论进行了简单介绍，给出了论文中直接转矩控制系统设计方案的理论依据，对直接转矩控制系统中的各模块理论依据进行说明。电压空间矢量的选择、定子磁链及转矩的计算、开关表、仿真模型及波形。
第四章：利用Matlab软件的Simulink模块对直接转矩控制系统进行仿真，针对直接转矩控制系统的各个组成环节分别建立仿真模型，构建直接转矩控制系统，介绍各模块的仿真模型。搭建直接转矩控制系统的总模型，并对仿真结果进行分析并指出可以改进的地方。
第五章：对整个设计过程进行总结，并对直接转矩控制系统的未来进行展望。
2异步电动机数学模型
2.1异步电机数学模型
异步电机的数学模型很复杂，它具有一个高阶，非线性，强耦合的多变量性质，作为交流调速控制系统中的一个重要环节，感应电机的特性极为重要，为把握系统的主要关系，在研究其数学模型时作如下假设：
(l)忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间互差120°电度角，所产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布；
(2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；
(3)忽略铁心损耗；
(4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
无论异步电机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。
三相异步电动及的物理模型如图2.1所示：