感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究和實踐.pdf

1、本文首先闡述了交流電機變頻調(diào)速的應(yīng)用現(xiàn)狀，綜述了直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)點和存在的問題，特別是傳統(tǒng)DTC在轉(zhuǎn)矩脈動控制上存在的缺憾。因此，本文以感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制方案的改進，轉(zhuǎn)矩脈動的原因及其對策、擴展卡爾曼的無傳感器技術(shù)以及高性能數(shù)字控制器的實現(xiàn)等為研究重點。 系統(tǒng)地綜述了感應(yīng)異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制理論，拓展了原有的控制方法，明確了空間電壓的作用時間是減小轉(zhuǎn)矩脈動的關(guān)鍵，據(jù)此提出了包括加權(quán)最優(yōu)的新型控制方法。實驗驗證表明采用新的控制

2、方法提高了感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制性能。 無速度傳感器技術(shù)在電機應(yīng)用上是一個很重要的研究方向，本文研究了基于擴展卡爾曼濾波算法的轉(zhuǎn)速辨識方法。給出了Matlab的仿真波形，驗證了該方法的有效性。 分析了影響傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)低速性能的主要原因，是非零矢量的固定控制時間施加是造成直接轉(zhuǎn)矩脈動的內(nèi)在根本原因。在此基礎(chǔ)上提出了兩種新的控制方法，預(yù)測控制以及磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動的加權(quán)最優(yōu)控制策略。預(yù)測控制方法通過轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差計算出下一

3、控制周期所要加的空間矢量，利用相鄰的矢量合成出所需要的矢量；磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動加權(quán)最優(yōu)方案不用復(fù)雜的計算，而只要運用初等代數(shù)的方法即可實現(xiàn)，方案簡單、容易實現(xiàn)。仿真和實驗均表明采用該方法在沒有降低直接轉(zhuǎn)矩控制的性能的情況下，改進了電機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動性能，并使電磁噪聲得到了很好的抑制。 推導(dǎo)了兩種死區(qū)電壓補償?shù)姆椒?，電壓補償和時間補償。其中時間補償方法，簡單實用，僅需要對控制軟件稍加修改，無須添加硬件，即可有效地補償死區(qū)效應(yīng)的影響。

4、該方法對于DTC逆變器的死區(qū)補償具有較強的實用價值。 本文系統(tǒng)中采用了硬件和軟件相結(jié)合的軟啟動方法，硬件利用限流電阻作為限流啟動，軟件針對感應(yīng)電機的特點，提出了分區(qū)加權(quán)最優(yōu)的控制策略。實驗驗證表明，采用該方法能有效抑制系統(tǒng)在啟動過程中對主電路所帶來的沖擊作用，較好的解決了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中沒有電流環(huán)的問題，同時也改善了電機的啟動性能。 利用TI公司的TMS320LF2407A微處理器，搭建了感應(yīng)異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)