减小转矩脉动的异步电机直接转矩控制系统研究

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1、西安理工大学硕士学位论文减小转矩脉动的异步电机直接转矩控制系统研究姓名：崇鑫申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：钟彦儒;王建渊20070301摘要论文题目：减小转矩脉动的异步电机直接转矩控制系统研究学科专业：电力电子与电力传动研究生：祟鑫指导教师：钟彦儒教授王建渊讲师摘要签名：缘镜签名：啦签名：垄盔增直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后的又一种交流电机高性能控制技术，它摈弃了矢量控制中解耦的控制思想，采用定子磁链定向和瞬时空间矢量理论，直接对电机定子磁链和转矩进行控制，具有转矩响应快、对电机参数依赖小的优点，但它的不足之处就是存在转矩脉动。本文实现

2、了以TMS320LF2407ADSP为控制核心、三相异步电机为对象的直接转矩控制系统。在分析了异步电机数学模型、直接转矩控制原理以及转矩脉动特性的基础上，对基于空间电压矢量的矢量细分法进行了详细的研究，并在此基础上提出了一种改进优化开关表法。最后，在MATLAB／simulink仿真软件环境下建立了异步电机直接转矩控制系统的仿真模型，先后对传统方法、矢量细分法和改进优化开关表法进行仿真研究，验证两种改进控制方法的正确性和有效性；并且基于TMS320LF2407ADSP设计控制电路，采用汇编语言编程，针对1．1kW异步电机，分别采用传统控制方法、矢量细分法和改进优化

3、开关表法进行直接转矩控制系统实验。仿真和实验结果表明，在相同的采样周期和磁链、转矩滞环宽度的情况下，与传统控制方法相比，矢量细分法能够很好的降低转矩脉动，改善电机的低速性能。基于矢量细分法基础上提出的改进优化开关表法，在降低控制方法复杂度的同时，一样可以很好的减小转矩脉动，取得了与矢量细分法基本相同的效果。关键词：直接转矩控制：矢量细分；优化开关表；空间电压矢量独创性声明秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作

4、的同志对本文所论述的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任论文作者签名：坚筮]．茹)午毕月z日学位论文使用授权声明本人竖筵在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并已经在西安理工大学申请博士／硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1)已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2)为教学和科研目的，学校可

5、以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人学位论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权西安理工大学研究生部办理。(保密的学位论文在解密后，适用本授权说明)论文作者签名：监导师签名：龟鹦年鲈月夕日第1章绪论1．绪论1．1直接转矩控制技术的发展与现状自从20世纪70年代交流电机开始采用矢量控制技术，对磁链和电磁转矩分别采用闭环控制，实现了电机励磁和转矩的完全解耦，使得交流电机拥有了与直流电机相类似的高控制性能，交流传动技术得到了很大进步。但是，在实际应用中由于需要转子磁链模型计算，转子参数的辨识与校正，系统

6、特性受电机参数的影响较大，以及在模拟直流电机控制过程中所用矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难以达到理论分析的结果。这是矢量控制技术在实践上的不足之处。1985年由德国鲁尔大学的Depenbrock教授首次提出了直接转矩控制的理论，接着在1987年把它推广到弱磁调速范围。直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后的又一种交流电机高性能控制技术，它摈弃了复杂的解耦运算，采用定子磁链定向和瞬时空间矢量理论，通过检测到的定子电压和电流，直接在定子坐标系下计算电机的磁链和转矩，并根据反馈计算值与给定值比较所得的差值，实现磁链和转矩的直接控制。这种控制模式算法简单，转矩响应

7、速度快，在很大程度上解决了矢量控制中计算控制复杂、特性易受电机参数变化的影响、实际性能难于达到理论分析结果的一些重大问题。直接转矩控制技术一诞生，就以其新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的动、静态性能得到了普遍的关注和迅速发展。目前该技术已成功应用在电力机车牵引的大功率交流传动系统上⋯。从目黹研究现状来看，直接转矩控制技术的发展主要有以下几个方面：(1)现代控制理论应用现代控制理论中各种控制方案的应用使碍系统的动态性能和鲁棒性得以提高。随着功能强大的数字处理芯片DSP的推出，许多以前无法实时实现的算法都可以应用到实时控制系统中。例如非线性控制、模糊控制、神经

8、网络控制、