基于模糊控制器的异步电动机直接转矩控制研究

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1、摘要直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的又一种高性能的交流调速技术。它利用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算和控制异步电动机的磁链和转矩，直接跟踪定子磁链和转矩，借助于离散的两点式调节产生PWM信号，对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得高动态性能的转矩响应。具有结构简单、动态转矩好、鲁棒性好和易于数字化控制等优点。但作为一门新兴的技术，直接转矩控制也存在低速性能差、转矩脉动较大等不足。本文针对传统直接转矩控制中的磁链观测和转矩脉动问题进行研究，主要工作包括以下几个方面：1、在分析

2、异步电动机的数学模型的基础上，通过MATLAB／SIⅫⅡ，INK软件构建直接转矩控制仿真系统，对直接转矩控制的特点及其存在的问题进行深入的理论与仿真研究。2、针对传统电压模型磁链观测方法中纯积分环节的直流偏移和初始值问题，设计了一种改进型积分器定子磁链观测器，该观测器自动调整磁链幅值补偿到最优值，并通过坐标变换将幅值相位分离，在调整幅值的同时，保持磁链的相位不发生变化，从而有效提高了直接转矩控制系统的磁链观测精度。3、结合模糊逻辑控制技术与离散空间矢量调制技术，提出了一种改进的直接转矩控制算法，根据

3、异步电动机定子磁链偏差、转矩偏差、转速以及定子磁链所在的位置，运用模糊逻辑技术动态地得到期望的电压空间矢量，再结合离散空间矢量调制技术直接对逆变器的开关状态进行最佳控制。该算法结构简单，模糊控制规则少，易于实现。仿真结果表明该算法能显著地减小转矩脉动并保持开关频率恒定。关键词：异步电动机；直接转矩控制；MATLAB／SIMULINK；模糊控制AbstractThedirecttorquecontrol(DTC)isoneofthehighperformancecontrolstrategies，wh

4、ichemergedafterthevectorcontrolscheme．Bytheanalysisofspacevector,DTCcalldirectlycalculateandcontrolthefluxandtorqueoftheinductionmotorsinstatorcoordinate，andfollowthetracksofstatorfluxandtorque．ThereisnodoubtthatDTChasvariousadvantages，suchaS：simplestr

5、ucture，higherdynamicperformance，robustrespecttomotorparameterschangesandeasydigitalcontr01．Asanewscheme，DTCalsohassomedeficiencies．Amongthem，notabletorquetippleisthebiggestproblem．Therefore，thethesisaimstodoresearchintofluxobservationandthenotabletorqu

6、erippleofconventionalDTC．Themainworksareasfollows：1．Basedondetailedanalysisofthemathematicmodelofinductionmotors，thethesishasanin-depththeoryandsimulationresearchtothecharacteristicsandexistingproblemsofDTCbymeansofbuildingthesimulationsystemofDTCwithM

7、ATLAB／SIMULINKsoft．2．InviewoftheproblemsofDCdriftandinitialvalueofpureintegratorinfluxobservationmethodoftraditionalvoltagemodel，thisthesishasdesignedanadvancedintegratorstatorfluxobserver．ThisobserverCanautomaticallyadjustfluxamplitudetotheoptimalvalu

8、e，separatetheangleandamplitudebyframetransform，andkeeptheangleunchangedwhenadjustingtheamplitudeoffluxangle．Accordingly,ithasalsoeffectivelyincreasedtheprecisionoffluxobservationofthedirecttorquecontrolsystem．3．Byintegratingthetwostrate