改进磁链观测的异步电机直接转矩控制策略研究

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1、改进磁链观测的异步电机直接转矩控制策略研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：操张鹏指导教师：廖勇教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年五月ResearchonStrategyofImprovedFluxObservertotheInductionMotorDirectTorqueControlAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByCaoZhangpengSupervisedbyProf.

2、LiaoYongSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要异步电机直接转矩控制技术是在继矢量控制技术之后，快速发展起来的又一种高性能的交流调速技术。直接转矩控制策略思想独特，结构简单，动态性能好，己成为交流调速领域的一个重要研究热点。定子磁链观测器的观测精度直接影响空间电压矢量的选取，并对电磁转矩的计算产生影响，是影响直接转矩控制性能的关键环节之一。论文重点针对如何消除直流误差对电压型定子磁链观测模

3、型的影响展开了研究。首先分析了异步电机直接转矩控制系统的基本工作原理，建立了异步电机及逆变器的数学模型，分析了空间电压矢量对异步电机定子磁链和电磁转矩的影响，并对直接转矩控制系统中定子磁链和电磁转矩的调节以及空间电压矢量如何选择展开了研究。分析了积分初值和直流误差对电压型定子磁链观测模型的影响，并推导了常用低通滤波器的原理及其存在的缺陷。在此基础上本文提出了可以消除积分初值和直流误差对定子磁链观测影响的双低通滤波器法定子磁链观测模型。双低通滤波器采用两个不同截止频率和比例系数的低通滤波器，对输入反电势滤波后相减从而完全消除了直流误差的影响。根据该滤波器的特点，推导出了其幅值和相位的补偿方法，使

4、得定子磁链的幅值和相位更准确。分析了双低通滤波器中参数对其磁链观测动静态性能的影响，为其参数的选择提供了一定的依据。使用MATLAB/Simulink软件分别建立了基于低通滤波器法和双低通滤波器法定子磁链观测器的异步电机直接转矩系统的仿真模型，在定子电流含有直流误差的情况下对两个系统低速运行性能进行了仿真对比，并对基于双低通滤波器法系统的调速和低速重载等情况进行了仿真研究；在dSPACEDS1103的平台下搭建了异步电机直接转矩控制的硬件实验系统，并对所提改进磁链观测模型进行了实验研究。仿真及实验结果验证了本文提出的双低通滤波器法定子磁链观测模型的正确性和有效性。关键词：异步电机，直接转矩控制

5、，定子磁链观测，直流误差，双低通滤波器I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThedirecttorquecontrol(DTC)ofinductionmotorsisoneofthehighperformancecontrolstrategies,whichwasproposedafterthevectorcontrolscheme.ItbecameoneofthehottopicsinthefieldofACspeedcontrolbecauseofitsnovelcontrolmethod,simplestructureandhighdynamicperformance.Thea

6、ccurateestimationofthestatorfluxisimportanttothechoiceofvoltagespacevectorandthetorqueestimation.ItisthekeypartforimprovingtheperformanceofDTC.Usingadvancedcontroltheory,thestatorfluxestimationmethodsofDTCarestudiedinthethesis.Firstly,thebasicworkingprincipleofasynchronousmotordirecttorquecontrolsys

7、temisstudied.Themathematicalmodelofinductionmotorandinverterhasbeenestablished,andtheregulationofstatorfluxandelectromagnetictorqueandhowtochoosespacevoltagevectorinthedirecttorquecontrolsystemarerese