异步电动机直接转矩控制系统的仿真设计VIP免费

1―、绪论1、电机调速技术的发展概况电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在工农业生产、国防、科技及社会生活等各个领域发挥着重要的作用。根据采用电流制式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。历史上最早出现的是直流电动机，并且由于直流电动机转速的调节性能和转矩的控制性能比较理想■流传动系统一直在变速传动系统中占主导地位但是由于直流电动机本身结构上具有的机械换向器和电刷而使这种传动存在如下缺点：①、直流电机的机械换向器由很多铜片组成，铜片之间有云母片隔离绝缘，因此制造工艺复杂，费时费料，增加了直流电机的成本。②、换向器的换向能力限制了直流电机的容量和速度。③、电刷火花和环火限制了直流电机的安装环境，易燃、易爆、多尘以及环境恶劣的地方不能使用直流电机。④、直流电机的大部分功率（除励磁以外）都是通过换向器流入电枢的，转子发热多，电机效率低。⑤、换向器和电刷易于磨损，需要经常更换。这样就降低了系统的可靠性，增加了维修和保养的工作量。虽然存在以上的缺点，但是在19世纪80年代以前直流传动是唯一的传动方式。1885年随着交流鼠笼型异步电动机问世，虽然控制比较复杂，但其结构简单、成本低、安装环境要求低，适于易燃、易爆、多尘的条件。尤其是在大容量、高转速应用领域，备受人们青睐。改变异步电动机转速有以下三种方法：①、改变电机本身的参数，极对数来调速，由于制造工艺和本身结构所限一般情况下只有两三种极对数变换，不能做到连续的调速，调速范围有限。②、改变定子电压（改变电源电压或定子串阻抗），或绕线型电动机转子串电阻，或带转差离合器地异步电机调节励磁电流都可实现变转差率调速。但是电机地损耗与转差率s成比例地增大，效率随转速的降低而讲的，山于电机在高转差低转速卜运行特性恶化，使实际可行地调速范围受到限制。③、连续地改变电源频率，虽然可以十分理想地实现交流电动机地无级调速，但这要有一套变频电源，在60年代大功率半导体变频装置问世之前，代价很大。2在过去几十年里，交流电动机控制技术取得了突破性进展。由于交流电动机是多变量、强耦合的非线性系统，与直流电动机相比，转矩控制要困难得多。20世纪70年代初提出的矢量控制理论解决了交流电动机的转矩控制问题，应用坐标变换将三相系统等效为两相系统，在经过转子磁场定向的同步旋转变换实现了定子电流励磁分量与转矩分量之间的解耦。从而达到对交流电动机的磁链和电流分别控制的目的。矢量控制主要有两种方式：磁场定向矢量控制和转差频率矢量控制。但无论采用哪种方式，转子磁链的准确检测是实现矢量控制的关键，直接关系到矢量控制系统性能的好坏。继矢量控制技术之后，20世纪80年代中期由德国鲁尔大学德彭布罗克教授首先取得了转矩控制技术实际应用的成功。它采用空间矢量的方法，在定子坐标系下计算和控制交流电机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散两点式调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳选择，以获得转矩的高动态性能控制。它省去了复杂的矢量变换，没有通常的PWM调制器。在很大程度上解决了矢量控制中运算、控制复杂，特性易受交流电动机参数变化影响的缺点。2、直接转矩控制的发展及现状直接转矩控制技术，德语称为DSR(DirekteSelb-Regellung,DSR)。英语称之为DTC(DirectTorqueControl)或为DSC(Directself-control)，直接译为直接自控制。直接转矩变频调速技术是自七十年代发展起来的矢量控制技术后又一新型高性能的交流变频调速技术。1981年，日本学者等人将瞬时空间电压矢量理论应用于PWM逆变器感应电动机传动系统中，基于电压、磁链空间矢量概念，成功地解决了瞬时主磁通的计算问题，并且较方便地控制其幅值在整个调速范围内近似保持不变，使其轨迹接近于圆形。1985年，德国鲁尔大学的狄普布洛克()教授通过对瞬时空间理论的研究,首次提出了直接转矩控制的理论，接着1987年把它推广到弱磁调速范围。随后日本学者也提出类似的控制方案，并获得了令人振奋的控制效果。直接转矩控制技术一经诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁的结构，优良的静、动态性能受到普遍的关注，并得到迅速的发展...