無差拍直接轉矩控制系統研究與實現.pdf

1、交流調速系統在社會生產中占據越來越重要的地位，對其調速精度也提出了更高的要求。目前高性能控制算法有矢量控制和直接轉矩控制，矢量控制通過解耦和坐標變換將交流電機轉化為等效直流機進行控制，性能優(yōu)越，但需要較復雜的旋轉變換，轉子磁鏈觀測嚴格依賴于電機模型和參數的準確性，并涉及到多閉環(huán)PI參數調節(jié)問題。直接轉矩控制僅在兩相靜止坐標系下觀測定子磁鏈，并直接對磁鏈和轉矩進行雙位控制，響應速度快，但存在轉矩脈動問題，調速范圍受限。鑒于此，本文基于現有

2、算法進行改進的無差拍直接轉矩控制算法研究實現，結合矢量控制與直接轉矩控制優(yōu)點，運用無差拍控制原理，在兩相旋轉坐標系下推導電壓控制規(guī)律，采用SVPWM調制方式控制電機。為了提高系統對參數變化的適應能力，在僅有的速度閉環(huán)上應用模糊PI算法，在線自整定PI參數，優(yōu)化動態(tài)過程，增強系統魯棒性。
　　 通過分析異步電機基本原理，得到兩相旋轉坐標系下的數學模型，深入研究SVPWM控制技術，搭建矢量控制仿真模型進行理論研究。繼而運用無差拍控制

3、原理，在定子磁場定向的d-q坐標系上導出電壓控制律，簡化計算過程并使系統在一拍內響應，構建了無差拍直接轉矩控制方案。SVPWM技術能有效減小轉矩脈動，且系統僅有一個速度PI調節(jié)器，方便了調試。針對傳統PI參數固定造成電機控制適應性差的問題，引入一種模糊PI算法，設計了速度閉環(huán)模糊PI調節(jié)器。在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建仿真模型，采用S-function編寫控制算法，對兩種PI算法下的無差拍直接轉矩控制進行仿真研究，驗證了無

4、差拍直接轉矩算法可行性和模糊PI算法的優(yōu)越性。
　　 經過理論分析和仿真驗證后，采用C語言編寫無差拍控制算法和模糊PI算法。為實時監(jiān)控電機運行時的關鍵波形，采用LabVIEW 8.2設計了交流調速監(jiān)控軟件，采用SCI通信進行實時監(jiān)控并交換數據，然后在交流調速平臺上進行了實驗研究。實驗結果表明，無差拍直接轉矩控制算法能夠達到高性能的控制效果，轉矩脈動±0.5N·m，穩(wěn)態(tài)時轉速幾乎無靜態(tài)誤差。模糊PI算法能增強系統的魯棒性，優(yōu)化了動