相异步电机直接转矩控制系统DTC仿真

设计整体思路主电路的设计直接转矩控制系统简称DTC(Directtorquecontrol)系统，是继矢量控制系统以后发展起来的另一种高动向性能的沟通电动机变压变频调速系统。在他的转速环里面，利用转矩反应直接控制电动机的电磁转矩，因此得名。直接转矩控制系统的基本思想是依据定子磁链幅值误差s的正负符号和电磁转矩误差Te的正负符号，再依据目前定子磁链的矢量s所在的地点，直接选用适合的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的误差和电磁转矩的误差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。系统主电路如下图，由三相不控桥、沟通母线、三相逆变器和异步电机构成，2812DSP的脉冲信号控制全控器件的导通。VD2VD3V1V3V5C~M~VD4VD5VD6V4V6V2隔绝驱动电路PW1PW2PW3PW4PW5PW6FBS2812DSP图系统主电路图基来源理直接转矩控制系统的原理构造如图示，途中的AR和ATR分别为定子磁链调理器和转矩调理器，二者均采纳带有滞环的双位式控制器，他们的输出分别为定子磁链幅值误差s的符号函数sgn(s)和电磁转矩误差Te的符号函数sgn(Te)，如下图。图中，定子磁链给定*s与实质转速相关，在额定转速以下，Te保持恒定，在额定转速以上，*s跟着的增添而减小。P/N为给定转矩极性鉴识器，当盼望的电磁转矩为正时，P/N=1，当盼望的电磁转矩为负时，P/N=0，关于不一样的电磁转矩希望值，相同符号函数sgn(Te)的控制成效是不一样的。**Sgn(s)SssARA-s电压PWM*)sgn(Te矢量SBMP/N控制**sgn(Te)~Te选择SASRATRC-Te-is转矩iss计算ss

isiA定子isiB磁链us3/2uA计算us变换uBFBS图制系统原理构造图sgn(Te)sgn(s)10Tes图带有滞环的双位式控制器当盼望的电磁转矩为正，即P/N=1时，若电磁转矩误差Te=Te*-Te>0，其符号函数sgn(Te)=1，应使定子磁场正向旋转，使实质转矩Te加大；若电磁转矩误差Te=Te*-Te<0，sgn(Te)=0,一般采纳定子磁场停止转动，使电磁转矩减小。当希望的电磁转矩为负，即P/N=0时，若电磁转矩误差Te=Te*-Te<0，其符号函数sgn(Te)=0，应使定子磁场反向旋转，使机遇电磁转矩Te方向增大；若电磁转矩误差Te=Te*-Te>0，sgn(Te)=1，一般采纳定子磁场停止转动，使电磁转矩反向减小。单元电路设计直接转矩控制系统模型DTCInductionMotorDrive图直接转矩控制系统图标三相异步电动机直接转矩控制系统模块图标如下图，仿真模型如下图。该模块由7个主要模块构成：三相不行控整流器（three-phasedioderectifier）、Brakingchaopper、三相逆变器（three-phaseinverter）、丈量单元（Measures）、异步电动机模块（Inductionmachine）、直接转矩控制模块DTC。直接转矩控制系统采纳6个开关器件构成的桥式三相逆变器（Three-phaseinverter），该逆变器有8种开关状态，能够获得6个互差60度的电压空间矢量和两个零矢量。沟通电动机定子磁链s收到电压空间矢量us控制，usdt，所以改变逆变器开关状态能够控拟订子磁链s的运转轨迹（磁链的幅值和旋转速度），进而控制电动机的运转。直接转矩控制系统模型构造转速控制器如下图，转速给定N*经过加减速限制环节，使阶跃输入时实质转速给定有必定的上涨和降落，转速反应N经过了低通滤波器，获得转速误差（N*-N）。Proportionalgain、Integralgain和discrete模块构成带限幅的失散PI调理器，调理输出经过了选择开关，依据对话框中设定的转矩或转速控制方式决定转速控制的输出。加减速斜率、PI调理器比率和积分系数、低通滤波器截止频次等参数都在对话框中设定。图转速控制器SpeedController构造直接转矩控制器直接转矩控制模块由转矩给定Torque*、磁通给定Flux*，电流I_abc和电压V_abc输入信号都经过采样开关，DTC模块包含转矩和磁通计算（Torque&Fluxcalculator）、滞环控制(Flux&Torquehystere-sis)、磁通选择(Fluxsectorseeker)、开关表(Switchingtable)、开关控制(Switchingcontrol)等单元。DTC模块是输出三相逆变器Three-phaseinverter开关器件的驱动信号。图直接转矩控制模块构造转矩和定子磁链的计算转矩和定子磁链计算（Torque&Fluxcalculator）单元构造如下图，它第一检测到异步电机三相电压V-AB经模块dq-transform和dq-transform变换，获得二相坐标系上的电压和电流，dq-transform和dq-transform变换模块构造如所示。定子磁链的模拟和失散计算公式为s(usRsis)dt（2-1）s(usRsiKTs(z1)（2-2）)1)2(z式中,us和i为αβ二相坐标系上定子电压和电流，K为积分系数，Ts为采样时间。磁链计算采纳失散梯形积分，模块phi-d和phi-q分别输出定子磁链的α和β轴重量Ψsα和Ψsβ，Ψsα和Ψsβ经Real-ImagtoComplex模块获得复数形式表示的定子磁链Ψs，并由ComplextoMagnitude-Angle计算定子磁链Ψs的幅值和转角。电动机转矩计算公式为Te3sissis)（2-3）p(2图转矩和定子磁链计算单元构造图图dq-V-transform和dq-I-tranform变换模块图磁通和转矩滞环控制器电动机的转矩和磁疗都采纳滞环控制，磁通和转矩滞环控制器（Flux&Torquehystore-sis）构造如图2-7所示。转矩控制是三位滞环控制方式，在转矩滞环宽度设为dTe时，当转矩误差(Te*Te)dTe和(Te*Te)dTe时，滞环模块dTe和dTe分别输出状态1和3，滞环模块dTe和2222dTe分别输出为0时，经或非门NOR输出状态，磁链控222dTe和制是二位滞环控制方式，在磁链滞环宽度设为d时，当磁链误差(Te*Te)dTe时，模块dPhi分别输出状态“1和”“2。”2(T*T)ee2图磁通和滞环控制器磁链选择器图磁链选择器模块输入是磁链计算模块输出的磁链地点角angle经过比较和逻辑运算输出磁链所在偏号。开关表图Magnetisation模块开关表用于获得三相逆变器6个开关时期的通断状态，开关表中，Magnetisation模块构造如下图，其作用是将磁链反应与设定值比较，当反应值大于设定值时，S-R-flip-flop触发器Q端输出1，当反应值小于设定值时，触发断输出0，进而控制电机起动时逆变器和转速调理器工作状态，使电动机起动时产生初始磁通。图开关表开关控制模块开关控制模块如下图，包含三个D触发器（DFlip-Flop），目地是限制逆变器开关的切换频次，而且保证逆变器每相上下两个开关处于相反的工作状态，开关的切换频率能够在模块对话框中设置。图开关控制模块实验仿真、实验波形记录及剖析异步电机直接转矩控制仿真图形如下图，系统由三相沟通电源、直接转矩系统模块和检测单元等模块构成。三相电源线电压360V、60HZ，电源内阻，电感。电动机参数：149kW、460V、60HZ，图是电动机和控制器参数页，系统有转速（speedreference）和转矩（Torquereference）两项输入，在调速的同时负载转矩也在变化。转速和转矩给定使用失散控制模型库中的timer模块，speedreference设定值为：t=0、1s时转速分别为500、0r/min。Torquereference设定值为：t=0、、时转速分别为0、792、-792N*m。模型采纳混淆步长的失散算法，基本采样时间Ts=，转速调理器采样时间为，仿真波形如图3-3所示。图转矩控制系统仿真模型从仿真波形能够看到在t=0时，转速按设定的上涨率（900r/min）安稳高升，在起动时达到设定的转速500r/min。在0~范围内电动机是空载起动，电动机为200A；时加载792T*m，电流