毕业设计——三相异步电机直接转矩控制研究

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1、 毕毕 业业 设设 计计 2013 年年 5 月月 15 日日 设计题目设计题目 三相异步电机直接转矩控制研究三相异步电机直接转矩控制研究 学生姓名学生姓名 学学 号号 专业班级专业班级 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 09 级级2 班班 指导教师指导教师 院系名称院系名称 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院 三相异步电机直接转矩控制研究 I 目目 录录 中文摘要：中文摘要： 1 关键词：关键词： 1 Abstract: 2 Keywords: . 3 1 绪论绪论 4 1.1 1.1 课题课题研究的背景、目的及其意义研究的背景、目的及其意义. . 4 4 1.2 1.2 直接转矩

2、控制算法的国内外研究现状直接转矩控制算法的国内外研究现状 6 6 2 直接转矩控制的理论基础直接转矩控制的理论基础 6 2.1 2.1 三相异步电三相异步电机的数学模型机的数学模型 6 6 2.1.1 三相异步电机的数学模型三相异步电机的数学模型 .6 2.1.2 电压空间矢量对定子磁链的影响电压空间矢量对定子磁链的影响 8 2.1.3 电压空间矢量对电机电压空间矢量对电机转矩的影响转矩的影响 9 2.2 2.2 逆变器以及基本空间矢量的概念和原理逆变器以及基本空间矢量的概念和原理 1010 3. 直接转矩控制的控制原理直接转矩控制的控制原理 . 12 3.13.1 定子磁链矢量空间位定子磁链

3、矢量空间位置检测置检测 1313 3.2 3.2 定子磁链、转矩和扇区的计算定子磁链、转矩和扇区的计算 . . 1414 3.2.1 定子磁链估计定子磁链估计 . 14 3.2.2 电磁转矩估计电磁转矩估计 18 3.3 3.3 定子磁链和电磁转矩的控制定子磁链和电磁转矩的控制 1818 3.43.4 磁链调节和转矩调节磁链调节和转矩调节 2020 3.5 3.5 起动问题起动问题 2121 3.6 3.6 直接转矩控制与传统的矢量控制比较直接转矩控制与传统的矢量控制比较 2121 3.6.1 直接转矩控制的特点直接转矩控制的特点 . 22 3.6.2 DTC 与矢量控制的比较与矢量控制的比较

4、 . 22 3.7 3.7 本章小结本章小结 2323 4. 直接转矩控制系统的仿真和性能分析直接转矩控制系统的仿真和性能分析. 23 4.1 4.1 关于关于 MATLABMATLAB 软件软件 2323 4.2 MATLAB4.2 MATLAB 软件简介软件简介 2424 4.3 4.3 直接转矩控制系统的直接转矩控制系统的 MatlabMatlabSimulinkSimulink 仿真仿真 2424 4.4 4.4 直接转矩控制系统的性能优缺点分析直接转矩控制系统的性能优缺点分析 2626 4.54.5 本章小结本章小结 2727 三相异步电机直接转矩控制研究 II 结论结论 28 谢辞

5、谢辞 30 参考文献参考文献 . 31 三相异步电机直接转矩控制研究 1 三相异步电机直接转矩控制研究 中文摘要： 对于三相异步电机来说，直接转矩控制（DTC）是一种高性能的变频调速控制 方案。三相异步电机的直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新 型、高性能变频调速技术。它利用空间矢量分析方法，直接在定子坐标系下计算和 控制交流电机的转矩，采用定子磁场定向，通过对转矩和磁链的滞环控制产生 PWM 信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得系统的高动态性能。直接转 矩控制技术具有转矩响应快、控制结构简单、易于实现全数字化的特点，得到广泛 应用。 随着经济的发展，在诸多领域里利

6、用高性能的交流调速逐步替代价格较高的直 流调速是一个趋势。而直接转矩控制是高性能交流调速技术中潜力最大的一种，而 且其控制方法本身非常适合全数字化实现，所以对其进行深入的研究具有良好的现 实意义。 1985 年德国学者 Depenbrock 和日本学者 Takahashi相继提出异步电机的直接转 矩控制(DTC)思想。直接转矩控制技术一诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁明了 的系统结构，优良的静态性能受到了普遍的关注和得到了迅速的发展。 DTC 的研究虽然已取得了很大进展，但是它在理论和实践上还不够成熟，如低 速性能差、脉动转矩大、限制了系统的调速范围。 本论文研究采用直接转矩控制方案的三相异步电机变频调速系统。涉及到电机 传动、电力电子技术、自动控制原理等多学科领域，对直接转矩控制系统的研究， 包括转矩计算、磁链计算、转矩、磁链滞环调节器及转速PI调节等，主要包括以下 四个部分： 第一部分，介绍课题的研究背景和国内研究现状。 第二部分，建立三相异步电机