三相异步电机直接转矩控制系统(DTC)仿真

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1、1设计总体思路1.1主电路的设计直接转矩控制系统简称DTC(Directtorquecontrol)系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。在他的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电动机的电磁转矩，因而得名。直接转矩控制系统的基本思想是根据定子磁链幅值偏差的正负符号和电磁转矩偏差的正负符号，再根据当前定子磁链的矢量所在的位置，直接选取合适的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。系统主电路如图1.1所示，由三相不控桥、交流母线、三相逆变器和异步电机组成，28

2、12DSP的脉冲信号控制全控器件的导通。~PW1PW2PW3PW4PW5PW62812DSP隔离驱动电路M~FBSVD4VD2VD3VD6VD5V1V3V5V2V6V4C图1.1系统主电路图1.2基本原理直接转矩控制系统的原理结构如图1.2示，途中的和ATR分别为定子磁链调节器和转矩调节器，两者均采用带有滞环的双位式控制器，他们的输出分别为定子磁链幅值偏差的符号函数sgn()和电磁转矩偏差的符号函数sgn(11)，如图1.2所示。图中，定子磁链给定与实际转速有关，在额定转速以下，保持恒定，在额定转速以上，随着的增加而减小。P/N为给定转矩极

3、性鉴别器，当渴望的电磁转矩为正时，P/N=1，当渴望的电磁转矩为负时，P/N=0，对于不同的电磁转矩期望值，同样符号函数sgn()的控制效果是不同的。PWM控制电压矢量选择iASBSCSgn()sgn()sgn()M~定子磁链计算3/2变换转矩计算P/NATR-Te-ASR-iBuAuBSAFBSFBS图1.2制系统原理结构图sgn()sgn()10图1.2带有滞环的双位式控制器当渴望的电磁转矩为正，即P/N=1时，若电磁转矩偏差=->0，其符号函数sgn()=1，应使定子磁场正向旋转，使实际转矩加大；若电磁转矩偏差=-<0，sgn()=

4、0,一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩减小。当期望的电磁转矩为负，即P/N=0时，若电磁转矩偏差=-<0，其符号函数sgn()=0，应使定子磁场反向旋转，使时机电磁转矩方向增大；若电磁转矩偏差=->0，sgn()=1，一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩反向减小。112单元电路设计2.1直接转矩控制系统模型DTCInductionMotorDrive图2.1直接转矩控制系统图标三相异步电动机直接转矩控制系统模块图标如图2.1所示，仿真模型如图2.2所示。该模块由7个主要模块组成：三相不可控整流器（three-phasedioderecti

5、fier）、Brakingchaopper、三相逆变器（three-phaseinverter）、测量单元（Measures）、异步电动机模块（Inductionmachine）、直接转矩控制模块DTC。直接转矩控制系统采用6个开关器件组成的桥式三相逆变器（Three-phaseinverter），该逆变器有8种开关状态，可以得到6个互差度的电压空间矢量和两个零矢量。交流电动机定子磁链收到电压空间矢量us控制，，因此改变逆变器开关状态可以控制定子磁链的运行轨迹（磁链的幅值和旋转速度），从而控制电动机的运行。2.2直接转矩控制系统模型结构11

6、2.2转速控制器如图2.3所示，转速给定N*经过加减速限制环节，使阶跃输入时实际转速给定有一定的上升和下降，转速反馈N经过了低通滤波器，得到转速偏差（N*-N）。Proportionalgain、Integralgain和discrete模块组成带限幅的离散PI调节器，调节输出经过了选择开关，根据对话框中设定的转矩或转速控制方式决定转速控制的输出。加减速斜率、PI调节器比例和积分系数、低通滤波器截止频率等参数都在对话框中设定。图2.3转速控制器SpeedController结构2.3直接转矩控制器直接转矩控制模块由转矩给定Torque*、磁

7、通给定Flux*，电流I_abc和电压V_abc输入信号都经过采样开关，DTC模块包括转矩和磁通计算（Torque&Fluxcalculator）、滞环控制(Flux&Torquehystere-sis)、磁通选择(Fluxsectorseeker)、开关表(Switchingtable)、开关控制(Switchingcontrol)等单元。DTC模块是输出三相逆变器Three-phaseinverter开关器件的驱动信号。11图2.4直接转矩控制模块结构2.4转矩和定子磁链的计算转矩和定子磁链计算（Torque&Fluxcalculato

8、r）单元结构如图2.5所示，它首先检测到异步电机三相电压V-AB经模块dq-transform和dq-transform变换，得到二相坐标系上的电压和电流，dq-transfor