基于直接转矩控制的变桨伺服控制系统研究.pdf

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1、设计与制造·机械研究与应用·基于直接转矩控制的变桨伺服控制系统研究曹立新(兰州电机股份有限公司。甘肃兰州730050)摘要：针对电动变桨伺服系统的负载扰动复杂，具有时变性和非线性的特点，运用直接转矩控制和模糊控制，设计了基于直接转矩控制的变桨伺服控制系统，并在此基础上运用MATLAB软件进行了仿真实验。该系统响应速度快，无超调，具有较高的鲁棒性，为变桨系统的软件设计提供了一定的理论依据。关键词：电动变桨；伺服控制；直接转矩控制；模糊控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1006-4414(2ol1)04-0108-03Researchondirecttorquec

2、ontrolbasedonpitchservocontrolsystemCaoLi．—xin(Lanzhouelectriccorporation，LanzhouC,ansu730050，China)Abstract：Becauseelectricpitch8ervosystemhascomplexloaddisturbanceandcharacteristicsoftime—varyingandnonlinear，apitchflClt~Ocontrolsystembasedondirecttorquecontrolisdesignedbyusingdirecttorque

3、controlandfuzzycontro1．Basedonthis，thesimulationexperimentisdonebyusingofMaflabsoftware．Thesystemhasfastresponse，noovershoot，highro-bustness，anditprovidesatheoreticalbasisforthesoftwaredesignofpitchcontrolsystem．．Keywords：electricpitchcontrol；servocontrol；directtorquecontrol；fuzzycontrol1引言

4、机的数学模型，异步电机在静止、坐标系下T型异步电动机直接转矩控制技术是继矢量控制技等效电路图如图1所示。一术之后的又一新技术，它自诞生之日起，就以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能受到了普遍的关注。变桨距系统作为一个典型的多变量、非线性系统，有很多干扰因素，我国目前主要采用经典的控制方法去实现电动变桨距控制系统，但是传统方法想要达到工程所要求的控制效果却有一定的难度。本课题针对风电机组变桨距系统不确图1异步电机空间矢量的等效电路图定性、非线性、多变量等特点，将直接转矩控制与模糊控制相结合设计了变桨控制系统的结构与控制方案，异步电动机在定子坐标系上的各方

5、程分别为：并用Matlab软件对其进行了仿真实验．2J。=+o=一+2直接转矩控制原理。警+Rr直接转矩控制抛弃了矢量控制中解耦的思想，它=。J(一i．R。)dt=一Li采用定子磁链定向以及瞬时空间矢量理论，通过检测定子侧的电压和电流，实现对电机的磁链、转矩在定=手I。llIsin0子坐标系下的观测，并将观测值与磁链和转矩的给定式中：u。表示定子电压矢量；R。和R分别表示单相值相比较，差值通过滞环控制器调节得到需要的控制的定子电阻和转子电阻；i。表示定子电流矢量；i，表信号，磁链和转矩的控制信号共同决定电压空间矢量示转子电流矢量；。表示定子磁链矢量；表示漏的选择，该控制方法直

6、接对电机的定子磁链和转矩进磁链矢量；L为单相的转子漏感与定子漏感之和；行控制，同时该控制方法对电机参数的依赖程度小，表示转子反电势；／／,表示电机极对数；0表示定因此采用直接转矩控制方法的交流感应电机变频调子磁链与转子磁链之间的磁通角。速系统具有优越的动静态性能。在电动机的实际运行中，通常要保持定子磁链的在直接转矩控制的数学模型中，主要是异步电动幅值为定值，以便充分利用电动机，而转子磁链幅值收稿日期：2011—05-23作者简介：曹立新(1967一)，男，河南偃师人，工程师，主要从事电力电子装置和电机控制及风力发电机组设计研究工作。·108·设计与制造·机械研究与应用·通常由

7、负载决定。如果要改变异步电动机的转矩，可以通过改变磁通角0来实现，直接转矩控制就是通过改变磁通角的大小以达到对转矩控制的目的。直接转矩控制系统原理图如图2所示。图3变桨系统结构图载的不确定和大惯量以及外部干扰等因素，仅仅采用PID调节器很难满足系统的高性能要求。模糊控制作为一种智能控制技术，它的特点是响应速度快、超调小，能够克服模型不确定性、非线性的影响，而且具图2直接转矩控制系统原理图有很强的鲁棒性，用模糊控制实时校正PID参数就会根据变桨电机的运行工况，获得良好的控制效果。本3变桨伺服控制系统模型搭