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1、Simulink的异步电机直接转矩控制系统仿真No22006电力科学与工程ELECTRICP0WERSCIENCEANDENGINEERING?59?文章编号:1672—0792(2006)02—0059—04基于Matlab/Simulink的异步电机直接转矩控制系统仿真张俊喜,张春喜(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150040)SimulationofInductionMotorDirectTorqueControlSystemBasedonMatlab/SimulinkZHANGJun—xi,ZHANGChun—xi(HarbinUniv
2、ersityofScienceandTechnology,Harbin150040,China)Abstract:AccordingtotheprincipleofDirectTorqueControl(DTC),aDTCsystemmodelofinductionmotorisconstructedwithMatlab/Simulink.Basedonthecontrolmethodofroundfluxlinkagetrace,theparametersofDTCsystemaresuggested.Theresultsshowthatthecontrol
3、methodiseffective.Comparedwiththecontrolmethodofhexagonalfluxlinkagetrace,itsad—vantageisfound.Keywords:inductionmotor;DirectTorqueControl(DTC);simulation;model摘要:根据直接转矩控制原理,使用Matlab/Simulink建立了异步电动机直接转矩控制系统的仿真模型.模型基于圆形磁链轨迹控制方案,得到了系统各项参数的仿真结果,验证了控制方案的有效性,并与六边形磁链轨迹控制方案仿真结果作了比较,得出圆形磁链
4、轨迹控制方案的优点.关键词:异步电动机;直接转矩控制;仿真;模型中图分类号:TM343文献标识码:A0引言直接转矩控制理论是德国鲁尔大学的Depen—brock教授于1985年首先提出的….该理论直接对转矩进行控制,避免了矢量控制中计算量大,效果易受电动机参数变化影响的缺点,使异步电动机的瞬态性能得到了显着改善.但它是使定子磁链轨迹趋于六边形,转矩脉动大,调速性能受到影响.本文采用的控制方法是使定子磁链轨迹近似圆形l_2』.目前的直接转矩控制理论与智能控制,无速度传感器等技术相结合,发展前景广阔.Matlab是国际控制界应用最广泛的计算机软件.收稿日期:200
5、6.03.11;修订日期:2006—04.16以往的系统仿真多是作者自己搭建电机,逆变器等模型,费时费力.本文利用Matlab6.5/Simulink5.0中SimPowerSystems库提供的模块组建仿真平台,对异步电动机的直接转矩控制进行了仿真研究.1直接转矩控制原理图1所示为直接转矩控制系统框图,该系统采用定子磁场定向,直接在定子坐标系下计算和控制异步电动机的转矩,将实际转矩,磁链分别与给定值比较,形成转矩,磁链的闭环控制.图1直接转矩控制系统框图Fig.1BlockdiagramofDTCsystem定,转子磁链与电动机转矩之间的关系可用式(1)表示
6、,具体推导详见参考文献[3].1Td=_号_llf,Illf,lsin0(1)L40-厶式中:lf,.为定子磁链空间矢量;lf,为转子磁链空间矢量;0为定子磁链与转子磁链间的夹角;Td为电动机转矩.?60?电力科学与工程2006为了充分利用电机铁心,应保持定子磁链幅值为额定值,而转子磁链幅值由负载决定E3』.因此,可以通过改变0来改变异步电动机的转矩,进而改变转速.具体办法就是通过改变电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度,使其断续旋转,从而使0不断变化,达到调节电动机转矩的目的.2仿真模型的建立本系统仿真模型完全基于实际情况,实际中存在的异步电动机,逆变器均采
7、用SimPowerSystems模块中的模型,而且,异步电动机的三相定子电压,电流和转速都是可以方便测出的,这些都可以归为硬件部分;其它模块则属于算法,归为软件部分.这样使整个系统条理清晰,为以后的实际系统开发做好铺垫.采用以下的建模步骤:首先,将整个系统按照算法分成几个子模块;然后,利用Simulink中的基本模块分别构建各个子系统,通过封装技术将它们封装_4;最后,把各个子模块连接起来,构成整个系统的仿真模型.系统的仿真模型如图2所示.2.1磁链与转矩观测模块磁链观测模块根据式(2),(3)建立U一模型,详细资料可参阅相关书籍.lR)dt(2)Ta=寻(1
8、f,.lp—lf,.)(3)式中:lf
