[異步電動機直接轉矩控制系統方案設計]:摘要：針對直接轉矩控制系統的基本原理進行了分析，給出了直接轉矩控制系統的基本組成和控制方案，并利用MATLLAB建立了相應的仿真模型。在此基礎上，采用六邊形和在圓形磁鏈軌跡控制的方法，分別建立了相應的...

　　摘要：針對直接轉矩控制系統的基本原理進行了分析，給出了直接轉矩控制系統的基本組成和控制方案，并利用MATLLAB建立了相應的仿真模型。在此基礎上，采用六邊形和在圓形磁鏈軌跡控制的方法，分別建立了相應的仿真模型，并進行了仿真研究。?

　　在一些交流傳動應用場合，要求實現快速的轉矩控制，顯然直接轉矩控制非常適合這一類控制系統的應用。即使在轉速是重要控制目標的場合，轉矩控制也仍然顯得非常重要，因為只有轉矩才能影響轉速。如果轉矩控制性能好，則不難設計一速度調節器使速度環有良好的品質[1]。反之，若轉矩控制性能不好，響應慢，相應的調速性能也好不了。因此調速的關鍵在于轉矩控制。除了使系統具有較高的轉矩動態性能外，還應使生產出來的設備經濟、實用。本設計系統的基本思想是：?

　　（1）具備高可靠性。由于系統要用于現場，和經濟效益直接聯系，系統如果運行不可靠，將會對用戶造成很大的經濟損失。?
　　（2）滿足實時性。在很多場合，感應電動機在運行過程中，希望在轉矩或磁鏈等發生變化時能夠及時對其進行調節，這就要求對感應電動機進行閉環控制。并且設計是控制系統對各種數據的檢測及運算進行實時處理，同時給電動機提供相應的控制信號，以滿足實時性的要求。?
　　（3）獲得轉矩的高動態性能。感應電動機轉矩的動態響應效率直接影響著直接轉矩控制系統的應用范圍，因此開發高動態響應的直接轉矩控制系統，使其應用范圍更廣是有重大意義的。?
　　（4）盡可能減少逆變器的 頻率，減小定子電流、電磁轉矩的脈動、逆變器的開關器件的開關頻率都有一個上限，在符合開關頻率上限的前提下，通過優化空間電壓矢量的方法來減少逆變器的開關頻率并提高磁鏈和轉矩的控制精度，從而減小定子電流、電磁轉矩的脈動以減少電力公害。?

　　在立足于直接轉矩控制規律的基礎上，根據感應電動機的調速要求和調速發展的趨勢，設計了一套具有高動態性能的直接轉矩控制系統。包含了異步電動機的U-I模型，電流、電壓坐標變換，轉矩的閉環控制，磁鏈位置的測定，磁鏈的閉環控制，速度閉環控制，起動控制，磁鏈幅值計算，轉矩計算，逆變器，優化開關表等控制環節。?

　　系統運行期間可供選擇傳統的直接轉矩控制系統都是采用六電壓矢量來實現磁鏈和轉矩的控制，非零電壓空間矢量只有六個，這樣就無法實現磁鏈和轉矩的精確控制，導致定子電流和轉矩的大幅度脈動。為了能改善這方面的問題本論文采用二電壓逆變器，這樣每一相橋臂都有三個開關狀態可供選擇?

　　是一種有兩個輸入電壓的逆變器，它是由普通逆變器和一個Boost電路組合而成，Boost電路是由功率開關S1控制的，其輸出電壓為：?E2=KbE1（1）?

　　式中Kb≥1為常數，由開關S1的占空比決定。 S2截止時，逆變器由E1供電，控制開關S2導通時，由于E2≥E1，二極管D1截止，逆變器改由E2供電。?

　　式中E為輸入逆變器的電壓，α為單位復矢量?琢=e。由該式可以得出上表中下標為奇數的非零電壓矢量幅值為E，而下標為偶數的非零電壓矢量幅值為E，而由上述的磁鏈和電壓的關系式△Ψ1=V1△t可知，磁鏈矢量的增長速度是由定子電壓矢量的幅值決定的，因此為了保證磁鏈軌跡平滑則必須保證電壓矢量的幅值相同，可以在逆變器選擇下標為奇數的電壓矢量時給逆變器施加較低的電壓E1，而在逆變器選擇下標為偶數的電壓矢量時給逆變器施加較高的電壓E2，這樣也就可以得出E2=E1。由式（2）經過三-二坐標變換可以得出12個非零電壓矢量圖，同時也可以把平面空間平均分為12個控制區域。?

　　通過上述分析和設計，不難得到感應電動機直接轉矩控制系統的仿真模型圖及部分仿真 圖。?

　　系統的仿真結果是定子磁鏈軌跡很理想，與圓形很接近。磁鏈調節得很成功，其畸變程度很小。系統的速度調節性能很好，在轉速突變時，轉速響應迅速。轉矩的突變響應很快，且在電機穩定運行時轉矩的脈動很小。電動機的電流響應，電流平滑，脈動小，高次諧波含量較少。總之，從系統的一系列仿真參數可見，系統的控制性能很好，達到了預期的控制目的。?