感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真

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1、感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真（江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇無錫214122）摘要：通過異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理和系統(tǒng)的基本構(gòu)成的學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用Matlab／Simulink建立了各個(gè)模塊的仿真模型，構(gòu)建了直接轉(zhuǎn)矩控制仿真系統(tǒng)，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制方法的特點(diǎn)及其存在的問題進(jìn)行了仿真分析研究，驗(yàn)證了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的可行性.關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機(jī)；直接轉(zhuǎn)矩控制；Matlab/SimulinkTheSimulationofInductionMotorDirectTorqueControlSystemBasedonMat

2、lab/Simulink（SchoolofIOT,JiangnanUniversity,Wuxi214122China）Abstract：Thebasicprincipleandsystemofdirecttorquecontrolforasynchronousmotorbasicstructurelearning,onthebasisofthis,usingtheMatlab/Simulinksimulationmodelwasestablishedforeachmodule,constructedthesimul

3、ationofdirecttorquecontrolsystem,thecharacteristicsofthedirecttorquecontrolmethodanditsexistingproblemsaresimulated,verifiedthefeasibilityofdirecttorquecontrolsystem.Keywords：intuctionmotor；directtorquecontrol；Matlab/Simulink1引言（Introduction）直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DTC（Direc

4、tTorqueControl）系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另外一種高動(dòng)態(tài)性能的交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，因此而得名為直接轉(zhuǎn)矩控制。SIMULINK是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。SIMULINK具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)SIMULINK已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)

5、處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于SIMULINK。2直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)2.1基本原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，就是通過使定轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值保持恒定，然后選擇合理的零矢量的作用次序和作用時(shí)寬，以調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\(yùn)動(dòng)速度，從而改變磁通角的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。在直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中，其基本控制方法就是通過電壓空間矢量來控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁鏈走走停停，以改變定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度的大小，從而改變磁通角的大小，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。2.1.1三相電動(dòng)機(jī)異步電機(jī)的數(shù)學(xué)建模

6、方法一般是把三相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成兩相電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榻⒃?靜止坐標(biāo)系下的的異步電機(jī)狀態(tài)方程與定、轉(zhuǎn)子之間的夾角無關(guān)，可以方便地求出異步電機(jī)各狀態(tài)變量?？紤]到籠型電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電壓為零，可建立異步電機(jī)在-靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型如下：式中為定轉(zhuǎn)子間的互感；為異步電機(jī)在軸上定子電壓分量；為定、轉(zhuǎn)子自感；為定、轉(zhuǎn)子電阻；為極對(duì)數(shù)；為摩擦阻力矩系數(shù)。輸出方程為：根據(jù)如上兩式，可以編寫S-function模塊，其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。本實(shí)驗(yàn)使用的相關(guān)參數(shù)為：定轉(zhuǎn)子互感；轉(zhuǎn)子電感；定子電感；定子電阻；轉(zhuǎn)子電阻；定子額定頻率；極對(duì)數(shù)；額定轉(zhuǎn)速；額

7、定功率；定子額定電壓（Y連接）2.1.2兩相靜止坐標(biāo)系數(shù)模異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系（坐標(biāo)系）下的數(shù)學(xué)模型是在任意速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型當(dāng)轉(zhuǎn)速等于零時(shí)的特例。當(dāng)=0時(shí),=,即轉(zhuǎn)速的負(fù)值。數(shù)學(xué)模型由以下方程表述(1)電壓矩陣方程：式中:，，，——dq坐標(biāo)定子電壓與轉(zhuǎn)子電壓的兩個(gè)分量；,——電阻；,——dq坐標(biāo)系分別相對(duì)于定子,轉(zhuǎn)子的角速度；,,,,,,——同上(2)磁鏈方程：式中:，，，——dq子磁鏈的兩個(gè)分量；,,,——dq系下定子電流與轉(zhuǎn)子電流的兩個(gè)分量；——定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感；——定子等效兩相繞組的自

8、感；——轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感；(3)電磁轉(zhuǎn)矩方程：式中:——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；——電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)；,,,,——同上(4)運(yùn)動(dòng)方程式中:——負(fù)載轉(zhuǎn)矩；——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；,——同上以上構(gòu)成異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型2.2系統(tǒng)框圖直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理圖直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)圖3仿真模型的構(gòu)建3.1異步電機(jī)3.2磁鏈模型仿真模塊3.3