基于Matlab仿真的矿井提升机直接转矩控制系统研究.pdf

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1、2012年第4期煤矿机电·l5·基于Matlab仿真的矿井提升机直接转矩控制系统研究赵建科(1．中国矿业大学信电学院，江苏徐州221008；2．潞安集团五阳煤矿，山西长治046205)摘要：针对传统直接转矩控制用于矿井提升机存在开关频率不固定，转矩和磁链脉动较大等不足的问题，研究了一种基于新型磁链观测器的空间矢量调制直接转矩控制(SVM—DTC)方案。采用SVM单元和PI调节器，代替传统的DTC控制系统中的开关表和滞环比较器。设计了一种适用于该方案的磁链观测器，该观测器基于锁相环原理，能够实现旋转坐标系下磁链直接观测，避免了常规

2、低通滤波器观测磁链带来的积分饱和与相位延迟的问题。该控制系统经仿真结果表明，验证了所提出方案的有效性和可行性。关键词：空间矢量调制直接转矩控制；永磁同步电动机；磁链观测器；锁相环中图分类号：TM341；TP273文献标识码：A文章编号：1001—0874(2012)04—0015—04ResearchonCoalMineHoistDTCSystemBasedonMatlabSimulationZHAOJian—ke’(1．CollegeofInformationandElectric，ChinaUniversityofMinin

3、gandTechnology，Xuzhou221008，China；2．WuyangCoalMne，Lu’anGroup，Changzhi046205，China)Abstract：Theconventionaldirecttorquecontrolhastheshortagesofunfixedswitchingfrequencyandhighfluxandtorqueripple．Toimprovesuchweakness，adoptsspacevectormodulationdirecttorquecontrolstrat

4、egy(SVM—DTC)basedonanewfluxobserver．ThecontrolsystemintroducesSVMunitandPIadjustersinsteadofswitchingtableandhysteresiseomparatorsandimprovesthetorqueandcurrentwaveform．AnewfluxobserverbasedonphaselockloopispresentedwhichcaI1observefluxdirectlyunderrotatingcoordinate

5、systemandeliminatethedelayofthephaseandthesaturationcausedbytraditionallowpassfilterobserver．Thesimulationresultsverifytheeffectivenessandfeasibilityoftheproposedstrategy．Keywords：spacevectormodulationdirecttorquecontrol；permanentmagnetsynchronousmotor；fluxobserver；p

6、haselockloop与磁链脉动过大¨J。于是，有学者把空间矢量调制0引言(SVM)技术和直接转矩控制(DTC)结合应用于同矿井提升机是煤矿生产的关键设备，其控制性步电动机控制以减小转矩脉动引。基于传统电压能的好坏直接影响煤矿的生产和安全。随着变频技模型的磁链观测器会由于直流偏移以及积分器饱和术的日益成熟和发展，矢量控制与直接转矩控制技造成磁链观测不准，低速时影响更为严重J，因此术的发展，使变频控制交流电动机的动态性能大为本文采用一种基于新型磁链观测器的SVM．DTC控提高。变频调速技术以其调速性能优良、可靠性高制方案。该观测

7、器采用锁相环原理，内置PI调节等优点在矿井提升机上的应用越来越广泛。器，能够实现旋转坐标系下磁链直接观测，无需考虑上世纪80年代Depenbrock和Takahashi提出了磁链初值，避免了电压模型的积分零漂和相位延迟直接转矩控制(DTC)，采用磁链与转矩双滞环的问题。理论和仿真分析表明，该观测器能够实现磁Bang—Bang控制，响应速度快并且简单易行，但转矩链的准确观测，控制系统的低速性能好，转矩和磁链·16·煤矿机电2012年第4期脉动小。的参考磁链矢量_6]。参考磁链可表示为：1SVM-DTC控制原理缈=1I／0=IlCO

8、S0+lIsin0(6)1．1同步电动机数学模型式中：ll为磁链给定值；为参考幅角，由交流同步电动机数学模型可以得到幽同步旋转坐标系下的磁链方程和电压方程为_5j：0=AO+0=goT,+0(7)式中，△为磁链角度变化；为参考磁链的预测转[】=：[o1iis~1