交流感应电机直接转矩控制的研究.ppt

交流感应电机直接转矩控制的研究 080210312刘智祺指导教师 王大方 交流感应电机调速系统的分类 标量控制系统 即V F控制系统 控制V F的比值 通过对转差率进行PID调节来调速矢量控制系统 通过解耦d q轴电流将交流电机转换成直流电机控制直接转矩控制系统 直接将转矩作为被控量 响应速度最快 标量控制系统控制框图 矢量控制系统框图 直接转矩控制系统框图 直接转矩控制原理 根据以定转子磁链求取转矩的公式 可以看出 转矩取决于定转子磁链幅值以及两者的夹角 因此在磁链幅值不变时 可以通过改变夹角来改变转矩 但是夹角不能直接控制 只能控制定子磁链 利用电机转子时间常数大于定子时间常数的特性 当定子磁链角度迅速变化时 转子磁链的变化滞后于定子磁链的变化 从而达到改变定转子磁链夹角的目的 磁链观测器方案的选择 基于转子磁链观测器的定子磁链观测器基于电机模型的定子磁链观测器基于电压模型的定子磁链观测器 磁链观测器方案的选择 基于转子磁链观测器的定子磁链观测器 磁链观测器方案的选择 基于电机模型的定子磁链观测器 磁链观测器方案的选择 考虑了控制系统结构复杂性 对电机参数鲁棒性 观测准确性后 决定选择基于电压电流模型加一阶惯性环节加补偿的方案 观测器系统框图如下 一阶惯性环节性能的推导 冬雷等 异步电动机定子磁链稳态估计 J 北京理工大学学报 2010 一阶惯性环节替代积分环节的研究 积分环节传递函数 一阶惯性环节传递函数 可以看出一阶惯性环节可以看成高通滤波器和积分环节的串联 因此可以消除积分初值误差以及积分漂移误差 但是会因此引入幅值衰减和相位超前 不同域下一阶惯性环节的表达式 S域下的一阶惯性环节 时域下连续的一阶惯性环节 时域下离散的一阶惯性环节 其中a与惯性环节截止频率的关系为 Ts为采样周期 一阶惯性环节特性的仿真 MATLAB仿真代码 仿真参数设定部分 Fre of EMF 30 Hz信号频率Sample inteval 100 uS采样周期Cycle number 15 运行周期FOLP constant 0 005 设定常数而不是截止频率是因为 在离散系统中使用这个常数更为直观FOLP cutoff FOLP constant 2 pi Sample inteval 1000000 普通积分及无补偿一阶惯性inte alfa i inte alfa i 1 EMF alfa i inte beta i inte beta i 1 EMF beta i 对EMF进行纯积分folp alfa uncomp i 1 FOLP constant folp alfa uncomp i 1 EMF alfa i folp beta uncomp i 1 FOLP constant folp beta uncomp i 1 EMF beta i compensate magnitude Fre of EMF sqrt FOLP cutoff 2 Fre of EMF 2 得到幅值补偿倍数compensate angle atan FOLP cutoff Fre of EMF 得到相角补偿参数Magnitude sqrt EMF alfa i 2 EMF beta i 2 compensate magnitude EMF在极坐标系下进行幅值补偿theta i atan2 EMF beta i EMF alfa i compensate angle EMF在极坐标系下进行相角补偿EMF comp alfa i Magnitude cos theta i EMF comp beta i Magnitude sin theta i EMF从补偿后的极坐标系转换到直角坐标系folp alfa i 1 FOLP constant folp alfa i 1 EMF comp alfa i folp beta i 1 FOLP constant folp beta i 1 EMF comp beta i 在直角坐标系下使EMF通过FOLP 得到磁链i i 1 红 纯积分器输出结果绿 未经补偿的一阶惯性环节输出结果蓝 经过补偿的一阶惯性环节输出结果一阶惯性环节截止频率 7 667Hz在100微秒采样周期下对应的离散一阶惯性环节常数 0 005 仿真结果 电压矢量的选择 电压矢量的选择取决于磁链 转矩滞环比较器的输出 共有4种情况 分别为 1 减小磁链 加大转矩2 减小磁链 减小转矩3 加大磁链