文章编号:1005-6548(2004)02-0111-03Ξ异步电机直接转矩控制的仿真研究杰1,侯紫达2,高秀枝2侯(11太原供电分公司,山西太原邮编;21山西大学工程学院,山西太原030013)EmulationReseavchofAsynchronismMotor’sDirectTorgueControlHOUJie1,HOUZi2da2,GAOXiu2zhi2(11TaiyuanPowerSupplyCompany,Taiyuan030012,China;21EngineeringCollegeofShanxiUniversi2ty,Taiyuan030013,China)摘要:阐述了直接转矩控制的基本原理,并利用MATLAB软件对直接转矩控制进行了仿真研究,揭示了直接转矩控制的特点,对直接转矩控制的实现和改善提供了仿真依据。关键词:异步电机;直接转矩控制;Matlab仿机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂。使得矢量控制的实际效果难于达到理想分析的结果。直接转矩控制(DirectTorqueControl,简称DTC)变频调速技术,是近十几年来继矢量控制变频调速技术之后发展起来的1种新型的高性能的交流变频调速技术。1985年由德国鲁尔大学的Depenbrock教授首次提出。该技术在很大程度上解决了前述矢量控制的三大不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前该技术已成功的应用在电力机车牵引的大功率交流传动上1。近几年,直接转矩控制的研究更加深入。将神经网络和模糊控制等智能控制方法与直接转矩控制相结合,是研究直接转矩控制的一个重要手段。用DSP或CPU实现DTC系统的全数字化也是一个重要的发展方向2。中图分类号:Abstract:TM301.2文献标识码:AThispaperpresentsthefundamentalprinciplesofdirecttorquecontrol(DTC),andDTCwasemulatedandresearchedwithMatlabsoft,thenthecharacteristicofDTCwasrevealed,thustheem2ulationalfoundationofDTC’srealizationandim2provementwasprovided.KeyWords:ACasynchronousmotor;directtorquecontrol;Matlabemulation引言在交流异步电机的变频调速中,矢量控制方法的提出具有划时代的意义。但在实际应用中,由于矢量控制所需的转子磁链参量难于准确观测;系统性能受电动机参数的影响较大;且在等效直直接转矩控制的基本原理在DTC的分析中,采用空间矢量的数学分析方法。异步电动机的等效电路如下页图1所示。该等效电路是在正交定子坐标系(α-β坐标1Ξ收稿日期:2004-03-04作者简介:侯杰(1970-),男,河北吴桥人,太原供电分公司保护自动化所工程师,从事远动工作;系)上描述异步电动机的。其中各量均用瞬时值表示:is、ir、iμ为定子、转子、励磁电流;us为定子电压;ψμ、ψr为定子、转子磁链;ω为电角速度(机械角速度与极对数的乘积);L,Lσ为主电感,定、转子漏电感;Rs、Rr为定子、转子电阻,jωψr为反映转子输出的反电势。由此电路可列出以下公式:模块、异步电机模块、电压变换模块、电流变换模块、磁链转矩观测模块、磁链控制器模块、转矩控制器模块、电压状态选择模块。ψμα=∫(usα-isαRs)dt,ψμβ=∫(usβ-isβRs)dt,(1)(2)31|ψμ||ψ|sinθ=T=r23Lσ图2直接转矩控制系统的仿真模型框图其中,逆变器模块和异步电机模块直接使用了powersystemblockset组件中的模型,大大降低了整个仿真模型的复杂度,增加了系统仿真的准确性。电压变换模块用来把电动机的三相电压变换为两相电压。输入u2abc是电压选择模块输出的电压状态信号,dc是逆变器直流电压值。模块中主要使用了1个函数模块,通过自编的函数来实现电压变换。输出u2dq是定子坐标系下的两相电压p(ψμαisβ-ψμβisα)。(3)2式中:T为转矩,p为极对数。图1异步电动机等效电路图由式(3)可见,在实际运行中,保持定子磁链与转子磁链幅值不变,而要改变异步电动机的转矩,可以通过改变磁通角θ来实现。异步电动机直接转矩控制系统的实现是采用电压型逆变器向电机供电,利用逆变器的开关特点,通过不断切换电压状态,即不断切换电压空间矢量,使定子磁链的轨迹逼近圆形,并通过零电压矢量的穿插调节来改变转差频率,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而控制电机的转矩及其变化率,电机的磁链和转矩同时按要求快速变化。值3。电流变换模块的作用是把定子的三相电流通过3/2变换转换成定子坐标系(α-β坐标系)下的两相电流。与电压变换模块不同的是,电流变换模块的输入是通...