异步电机的直接转矩控制仿真

采用空间矢量建立异步电机数学模型,利用Matlab中的Simulink库搭建了完整的仿真系统,并对仿真系统中的异步电机模块、逆变器模块和控制模块的搭建做了详细的描述。控制模块基于定子坐标系计算出转矩和定子磁链,根据转矩值和定子磁链值再发出控制开关量,以获得转矩的高动态性能。直接转矩控制与矢量控制相比,省去了复杂的坐标变换,克服了对电机转子参数的依赖性,具有转矩响应快的优点。仿真结果表明,直接转矩控制在异步电机中高速工况下具有良好的控制效果。     

一种异步电机直接转矩控制的建模与仿真

介绍以异步电机定子电压矢量为手段,控制电机的电磁转矩和定子磁链的DTC(Direct Torque Control)方法,建立异步电机旋转空间变换动态数学模型,实施α'β'转子坐标系、αβ定子坐标系变换到dq旋转坐标系上,改变定子电压squ幅值来控制定子磁链的角速度wd,进而控制电磁转矩。利用Simulink和M函数的强大仿真功能,对其进行直接转矩控制仿真。仿真结果表明,该数学模型较好地反映了异步电机调速特性,控制效果较好,验证了数学模型的有效性。     

基于TMS320F240 DSP的直接转矩控制系统的设计

直接转矩控制（DTC）是一种高性能的电机控制方法，它根据磁通和转距的要求，直接选择逆变器的开关顺序，使电机在最佳状态下运行。本文作者设计了一套基于TMS320F240 DSP芯片的异步电机直接转距控制系统，介绍了其原理、软硬件结构及工作流程。实验结果证明了设计方案的可行性和系统的优良性能。     

三相异步电动机直接转矩控制的一种实现方法

根据异步电机直接转矩控制的基本原理,采用空间矢量的方法分析三相交流异步电机的数学模型,利用计算机与数字信号处理器相结合,实现双CPU的三相异步直接转矩控制系统的基本控制功能。本论文提出的算法采用定子磁场定向,借助于离散的转矩两点式调节产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态特性。     

异步电机在线参数辨识与效率优化协调控制

针对异步电动机变频驱动系统低速运行过程中损耗较大、能量利用率低的问题,本文采用异步电机在dq坐标系下的动态数学模型,采用一种基于损耗函数的异步电机能量效率优化算法计算出不同工况下最优励磁电流,选取双曲函数为协调函数使异步电机稳态时运行在最低损耗状态。并采取模型参考自适应方法,对异步电机转子时间常数及转子电阻进行在线辨识,避免了电机参数变化对控制系统产生不利影响。转速环、转矩环及电流环均采用反步法控制器,加快了系统的响应速度。仿真实验证明,所提出的能量优化算法与在线参数辨识策略不仅可以实现减少损耗,提高电机效率,而且提高了控制精确度。该方法具有良好的控制效果和应用前景。     

转矩滞环幅值可调的直接转矩控制方法研究

通过对转矩脉动的原因进行分析,得出低速运行时转矩滞环的幅值和转矩脉动直接相关,速度误差信号的变化是判断电机转矩脉动的一个很好的指标;同时提出一种模糊逻辑控制器,以速度误差信号和电流信号的变化率为输入,以转矩滞环振幅增量为输出,能动态地调节转矩滞环幅值.仿真结果表明:含有模糊逻辑滞环调节控制器的直接转矩控制系统能够减少电机运行过程中的转矩和磁通脉动,同时提高直接转矩控制系统在低速运行条件下的工作性能.     

基于转矩误差预测和SVPWM的异步电机控制研究

针对传统的异步电机直接转矩控制在低速时存在转矩脉动较大的问题,提出了一种减小转矩脉动的直接转矩控制方法.在传统的异步电机直接转矩控制基础上分析了低速时转矩脉动的原因,提出转矩误差预测控制和SVPWM相结合的方法,预测出下一个周期初始非零电压矢量和零电压矢量作用的时间,减少零电压和非零电压切换的次数,可减小转矩的脉动.仿真结果表明,该方法可使转矩快速地收敛于给定值,系统的转矩平稳、性能良好.     

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究. 为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法. 基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案. 基于90 kW内置式永磁同步电机（IPMSM）开展实验研究. 结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行. 在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求.     

基于转矩预测的异步电机直接转矩控制研究

针对传统的异步电动机直接转矩控制在低速时存在转矩脉动比较大的问题，提出了一种新的减小转矩脉动的直接转矩控制方法.在传统异步电机直接转矩控制的基础上推导出转矩微分方程，分析了转矩脉动的原因.引入转矩预测的思想，预测下一个控制周期所需要的转矩，根据其转矩分配下一个控制周期的电压空间矢量作用时间，来减小转矩脉动.实验结果表明,该方法可使转矩快速地收敛于给定值，具有传统直接转矩控制的优良动态性能，能够有效地减小转矩脉动，在200 r/min时转矩脉动减小为传统方法的50%，并没有改变定子磁链的控制性能,该控制方法易于用数字化的方法实现.     

一种新型的永磁同步电机直接转矩控制方法

永磁同步电机传统直接转矩控制方法采用磁链和转矩双闭环结构实现对电机转矩的直接控制.由于控制过程中要保持磁链幅值恒定,不仅限制了电机的动态性能,同时,为了实现恒定的定子磁链幅值,还需要额外的无功电流,降低了电机功率因数,增加了系统损耗.本文从转矩优化和无功电流优化控制的角度出发,提出了一种新型的直接转矩控制方法,控制过程中直接根据转矩控制要求选择电压矢量,不要求磁链幅值恒定,对转子位置要求不高,控制过程中能够实现磁链幅值的动态调整,电机在具有良好动态性能的同时具有较高的功率因数.仿真结果验证了理论分析的正确性和方法的可行性.     

异步电动机的单片微机直接转矩控制系统

阐述了单片微机实现交流电机调速直接转矩控制D、S、C系统的原理及磁链、转矩控制规律,建立了D、S、C系统的异步电机在A、B、C三相坐标系及二相坐标系α、β、0系中的数学模型以及利用单片微机实现磁链、转矩双环控制的硬件、软件结构。在软件设计中,采用简单的逻辑运算,使逆变器的开关频率及开关损耗降至最低。同时提高系统运行的可靠性,对系统的保护采取了有效的措施。这种系统是目前出现的各种交流调速方法中最为简单、控制灵活方便的高动态变频调速系统。     

高速列车异步牵引电机谐波转矩的分析与计算

由逆变器供电的高速列车大功率牵引电机在运行过程中存在大量谐波,导致电机转速发生振荡,最终对车辆系统动力学特性产生影响。针对该问题,从异步电机运行的电磁理论出发,分析了产生时间谐波转矩的机理,在研究基波谐波等效电路的基础上,提出了谐波电路中参数的计算方法。导出了异步电机基波电磁转矩、谐波电磁转矩的计算公式;获得各阶谐波转矩的时域及频域分布。通过计算实例对异步电机谐波转矩进行分析和计算,为进一步研究谐波转矩对车辆系统动力学的影响打下了基础。     

异步电机四象限驱动系统的线性自抗扰与滑模控制

为了实现背靠背变流器和异步电机驱动系统的四象限运行、能量双向流动、网侧单位功率因数、直流母线电压可控,本文采用线性自抗扰控制和滑模控制相结合的控制策略。网侧变流器电压环采用线性自抗扰控制,电流环采用滑模控制,提升了网侧子系统的抗干扰能力;机侧变流器速度环及磁链环采用线性自抗扰控制,电流环采用滑模控制,保证了网侧子系统的直流母线电压恒定时再进行机侧子系统的起动。异步电机四象限运行开始时存在较大电压超调的问题,采用网侧子系统电压软给定方法,减小电压超调。对于负载转矩未知的情况,采用负载转矩观测器进行观测。仿真结果表明,该控制系统实现了异步电机的四象限运行,对异步电机的未知负载转矩值跟踪快速且精确,实现了异步电机四象限驱动系统在单位功率因数下运行,线性自抗扰与滑模控制能很好地保证网侧直流电压达到给定值,并保持恒定,虽然在电机状态切换时,直流母线电压有波动,但很快恢复到给定值,电压定向控制存在一定的稳态误差,且误差随电机状态的切换越来越大。该研究在工业传动领域具有广阔的应用前景。     

减小开关磁阻电机转矩脉动的九区间DITC控制策略

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor, SRM)在低速运行时转矩脉动大的问题,提出一种九区间直接瞬时转矩控制(direct instantaneous torque control, DITC)的改进方法。在估计SRM瞬时转矩和分析不对称驱动电路的三电平状态基础上,将两相交换区分成两部分,三相开关磁阻电机DITC由六个区域细分为九个区域。根据每部分产生转矩的特点,分别实施不同的滞环控制策略,以降低电机运行过程中特别是换相期间的转矩脉动。另外,在速度环中,将PI控制和模糊PD控制结合构成模糊PID控制器,改善系统响应时间和超调量等动态特性。最后,建立MATLAB/Simulink仿真验证模型,仿真结果证明了本文控制方法的有效性。     

电封闭式汽车变速器加载试验台控制系统的设计

给出了一种高转速、大转矩、高精度、可实现正反拖的电封闭式汽车变速器加载试验台,用于模拟被试装置在道路上行驶的工作条件.利用3台交流电机对变速器进行驱动和加载,以西门子S7-300型PLC作为控制器,6SE70型逆变器作为电机驱动器,构建基于PROFIBUS-DP现场总线的2级控制系统.可以对被试变速器输入轴及输出轴的速度及加载转矩进行控制,动态转速控制精度为±0.5%,转矩控制精度为±0.5%,并且当主驱动电机驱动变速器运转时,加载电机作为发电机对变速器进行加载,加载能量变成电能可以重新回馈到系统内部,既可以节省电能又可以减少对外界电网的影响.试验结果表明,试验台的控制精度达到了预期目标,电封闭方式可以有效降低能耗,节能率约75%.     

基于三电平的直接转矩控制方案

对交流异步电机采用三电平逆变器与直接转矩控制相结合的方案,在保证直接转矩控制精度的同时,针对基于二极管箝位式的三电平结构的方案,采用直接转矩控制算法设计一种采用基于12矢量的相对简单的直接转矩三电平控制方案.仿真结果表明它具有控制简单、响应速度快、转矩控制精度高等特点.该控制方案应用于中高压电机调速系统中具有良好的节能效果.     

异步电机无速度传感器每安培最大转矩控制

为实现对异步电机的高性能控制,结合每安培最大转矩控制方法,采用了无速度传感器技术,并给出了具体的PI调节器自适应控制方案.实验结果表明,这种无速度传感器每安培最大转矩控制,在提高电机效率与改进转速观测效果方面,具有很好的效果,为电机控制系统的设计和调试提供了新的思路.     

横向磁通永磁电机直接转矩控制系统研究

横向磁通永磁电机具有高转矩密度等优点,但其转矩脉动严重地影响了输出特性。提出一种改进的空间矢量直接转矩控制方法,并增加电压矢量数量及磁链区域的进一步细分,改变定子磁链和转矩的估测模型及磁链角的获取,使开关频率增加,转矩脉动减小,以削弱电流谐波,可有效地减小转矩脉动和磁链,电机得到平稳运行。将传统直接转矩与改进的空间矢量直接转矩控制进行对比研究,研究表明,改进的直接转矩控制减小了转矩脉动,增加了负载转矩,使横向磁通永磁电机工作性能得到提升。     

异步电机快速转矩控制研究

介绍了间接转矩控制（ISC）的基本原理,并通过动态磁场削弱技术和SVPWM过调制技术,将间接转矩控制由低速区扩展到全速度区。在仿真基础上,对所提出的算法和传统的直接转矩控制算法所得磁链茄转矩波形进行了对比。结果显示：动态磁场削弱技术的应用,会使转矩响应时间缩短,控制系统响应速度加快,从而证明了异步电机快速转矩控制算法具有良好的转矩和电流控制性能。     

MTPA控制的直接转矩控制系统研究

为提高凸极式永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)运行效率,提出了一种基于最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制的直接转矩控制系统新方案.详细论述了将MTPA应用于PMSM直接转矩控制(Direct TorqueControl,DTC)中的理论推导及其工程简化计算方法.利用矢量图分析了常规的DTC和MT-PA控制的DTC.通过仿真对这两种DTC进行了稳态和动态性能对比分析,证明了新方案不但具有常规DTC优良的动态性能外,在输出相同转矩的条件下,新方案所需的定子电流更小,从而有效提高了系统的稳态运行效率,特别是在电机重载的情况下尤其有效.