无速度传感器异步电机直接转矩控制系统的设计与实现

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1、摘要直接转矩控制技术(简称DTC)是继矢量控制之后又一高性能的交流变频调速技术。与矢量控制技术相比，它具有转矩响应快、控制结构简单、易于实现全数字化等优点。直接转矩控制摒弃了矢量控制中繁琐的电流解祸的控制思想，去掉了PWM脉宽调制器和电流反馈环节，省掉了复杂的矢量变换与电动机数学模型的简化处理，通过检测母线电压和定子电流，直接计算出电机的磁链和转矩，并利用两个滞环比较器，直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制。这使得系统具有了控制结构简单、控制手段直接、信号处理的物理概念明确等优点。然而，直接转矩控制在

2、低速时调速系统存在转矩脉动等一定的缺陷。文中深入的分析了直接转矩控制方法的特点及其存在的问题，通过研究异步电机的数学模型，并根据直接转矩控制系统的特点以及对电机调速性能的要求，改变对定子磁链的调节方式，使定子磁链轨迹近似为一圆形；在常规控制的方法上改进了转矩跟踪控制的方案以提高系统转矩动态响应。为满足交流调速系统结构的简单化，在降低成本的同时，提高系统的整体可靠性，无速度传感器调速系统的研究成为交流传动中一个重要的研究课题。本文着重分析了基于模型参考自适应的速度辩识算法，设计了基于转子磁链方程的速度

3、辨识方法。最后，在理论分析的基础上，完成系统算法的C语言实现，并完成以TMS320LF2407为控制核心、以EXB841为驱动的硬件电路的设计，实现了采用改进算法的无速度传感器直接转矩控制系统，验证了系统方案的有效性。关键词：直接转矩控制；无速度传感器；转矩跟踪；模型参考自适应摘要AbstractDirectTorqueContfot(DTC)ofasynchronousmotors，whichhasbeendevelopedintherecentdecades．isapowerfulcontrol

4、methodformotordrivesaftervectorcontr01．Followingthevectorcontroltechnique，thequickdevelopmentofDTCmakesitselfanewhigh-poweredAlternatingCurrent(AC)drivingtechniqueparallelingtothevectorcontr01．111eDTCisgoodatitsrobustcharacteristics．simplerealizationan

5、dexcellentdynamicresponse．Inthispaper，DTCdiscardsthecontrolmethodoffussycurrentdecouplinginvectorcontr01．removesPWMandcurrentfeedbackpart．cutsdowncomplexvectortransformandsimpliflestheprocessofmotor’smathematicmodel．Moreover,throughdetectinggeneratrix’

6、svoltageandstator’scurrent，DTCcancomputemotor’sfluxandtorquedirectlyandimplementthedecouplingcontroltostator’sfluxandtorquebytwolagcomparers．Itmakesthesystem’sstructuremoresimple，thecontrolmethodmoredirectandtheconceptofsignalprocessclearer．However,DTC

7、hassomeshortcomingsabouttorquepulsewheninlowspeed．Furthermore，thefeaturesandproblemsofDTCmethodareanalyzedinthispaper'andthroughresearchingasynchronousmotor’smathematicmodelandaccordingtofeaturesofDTCsystemandrequiresoftimingperformanceofmotor,theadjus

8、tingmethodtostator’sfluxischangedandthefluxtrackofstatorbecomesaring，moreover,theschemeoftorquetrackingcontrolisadvancedinordertoimprovethedynamicresponseofsystemtorque．Inordertosimplifythestructureofaltematingcurrentspeedadjustingofsys