感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究和實(shí)踐.pdf

1、本文首先闡述了交流電機(jī)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(diǎn)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(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方案的改進(jìn)，轉(zhuǎn)矩脈動的原因及其對策、擴(kuò)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(shí)現(xiàn)等為研究重點(diǎn)。 系統(tǒng)地綜述了感應(yīng)異步電動機(jī)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(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明采用新的控制

2、方法提高了感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制性能。 無速度傳感器技術(shù)在電機(jī)應(yīng)用上是一個很重要的研究方向，本文研究了基于擴(kuò)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(yàn)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(shí)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(jì)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(jì)算，而只要運(yùn)用初等代數(shù)的方法即可實(shí)現(xiàn)，方案簡單、容易實(shí)現(xiàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)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(jìn)了電機(jī)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(bǔ)償?shù)姆椒ǎ妷貉a(bǔ)償和時(shí)間補(bǔ)償。其中時(shí)間補(bǔ)償方法，簡單實(shí)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(bǔ)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(bǔ)償具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)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(jī)的特點(diǎn)，提出了分區(qū)加權(quán)最優(yōu)的控制策略。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)也改善了電機(jī)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(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)