异步电机直接转矩控制系统中模糊控制研究

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1、第45卷第11期电力电子技术Vo1．45，No．112011年11月PowerElectronicsNovember2011异步电机直接转矩控制系统中的模糊控制研究方玄，邹轩(上海理工大学，光电信息与计算机工程学院，上海200093)摘要：传统的直接转矩控制(DTC)会不可避免地产生转矩脉动，只适用于调速要求不高的场合。针对该问题，设计了一种模糊控制，优化电压矢量的选择，改善磁链和转矩的综合性能，提高系统的动态响应。通过实验装置对该控制策略进行前后对比研究，结果表明模糊型异步电机DTC比传统的DTC转矩脉

2、动小，而且磁链圆也得到改善，提高了系统的性能，证明了该方法的有效性。关键词：模糊控制：直接转矩控制：异步电机中图分类号：TP273~．4文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2011)11-0099一O2DTCofInductionMotorUsingFuzzyControlFANGXuan．Z0UXuan(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Duetoconventionaldirect

3、controlhastoproductthetorquetipples，thenitisonlyusedtosituationwhichneednotperfectspeedregulation．Thispaperproposesakindoffuzzycontrol，inordertooptimizetheselectofvolt·agespacevector，reformtheperformanceoffluxandtorqueandimprovedynamicresponseofthesystem．

4、Incontrasttoothercontrolstrategies，DTCbasedonfuzzycontrolenjoyslowertorqueripplesandbetterfluxtrajectory，improvethesystemperformancewhichprovethemethodefect．Keywords：fuzzycontrol；directtorquecontrol；inductionmotor1引言。传统DTC是由两个滞环比较器和开关电压———卜叫鲕l矢量表构成，在该系统中．

5、磁链和转矩分别给出控制信号，并通过查表选择出合理的开关电压矢量。这种控制方式的优点是简单快速。但最大的不足图1系统结构是仅能选择相对合理的开关电压矢量．因为滞环由式(1)测得定子电流，i8和线电压。由控制不论转矩大小都采取相同的控制策略，因此三相坐标系到二相坐标系的转换式分别为：会引起较大的转矩脉动[1_。为解决该问题。提出了模糊控制器取代传统[，2的bang．bang控制器。融入长期的控制经验。将磁链误差、转矩误差及磁链角进行合理地模糊分级。[一3㈩优化电压空间矢量的选择．进一步改善并提高系统的动态和稳

6、态性能。式中：S，S，S为逆变器电压空间矢量状态函数，在三相电压逆变器空间矢量中上下桥臂的导通用“1”和“0”表示。2模糊直接转矩控制系统结构由式(2)可知，只要测定两相电流即可求出定图1示出系统主要结构，在该系统中．对定子子电流分量i，i。由式(3)可知，只需测得和的磁链观测采用全速度模型。离散后的表达式为：当前的开关函数即可求出电压分量M，。f=(n-1)+{[(n-1)-i(n-1)Rs]+图1中磁链误差e和转矩误差e在传统{[‘n一1)一(n)]／y)，X,=Ot，(1)DTC中直接用于开关量的选

7、择。在模糊控制器中【T．=3nJaP~,(n)i(n)一(n)()]／2对e和e的大小进行区分，分别采用不同的策略来选择电压的空间矢量。从而优化了DTC性能【。定稿日期：2011—08—03作者简介：方(1984一)，男，安徽安庆人，硕士，研究方3模糊控制器的设计向为电力电子及其传动。模糊控制器采用三输入一输出，输入为e，e99第45卷第11期电力电子技术Vo1．45，No．112011年l1月PowerElectronicsNovember2011和磁链角0，输出为逆变器开关状态[Is．s．s。】。4实

8、验结果及分析对各变量进行模糊化。e和e分别模糊成用研制的实验装置对该控制方案进行对比实和。为弥补传统控制的缺陷，将分为5个模验，以验证模糊型的异步电机DTC。图3示出在额糊子集：正大(PL)，正小(PS)，零(z)，负小(NS)，定负载下．5Hz转速时电动机的启动电磁转矩响负大(NL)。E在其范围上定义3个模糊集：正(P)，应曲线及定子磁链圆波形。曲线1为基于传统零(Z)，负(N)。它们的隶属度函数如图2a，b所示。DTC模型