1、交流感应电机直接转矩控制的研究080210312 刘智祺指导教师：王大方交流感应电机调速系统的分类 标量控制系统，即V/F控制系统控制V/F的比值，通过对转差率进行PID调节来调速 矢量控制系统 通过解耦d-q轴电流将交流电机转换成直流电机控制 直接转矩控制系统 直接将转矩作为被控量，响应速度最快%普通积分及无补偿一阶惯性folp_beta(i)=(1-FOLP_constant)*folp_beta(i-1)+EMF_comp_beta(i);%在直角坐标系下使EMF通过FOLP，得到磁链4，加大磁链，减小转矩3，加大磁链，加大转矩FOLP_constant =0.2、减小磁链，减小转矩基于
2、电机模型的定子磁链观测器通过解耦d-q轴电流将交流电机转换成直流电机控制MATLAB 仿真代码控制V/F的比值，通过对转差率进行PID调节来调速考虑了控制系统结构复杂性、对电机参数鲁棒性、观测准确性后，决定选择基于电压电流模型加一阶惯性环节加补偿的方案，观测器系统框图如下标量控制系统控制框图矢量控制系统框图直接转矩控制系统框图直接转矩控制原理 根据以定转子磁链求取转矩的公式:)sin(|rsrseLLMpT可以看出，转矩取决于定转子磁链幅值以及两者的夹角，因此在磁链幅值不变时，可以通过改变夹角来改变转矩。但是夹角不能直接控制，只能控制定子磁链。利用电机转子时间常数大于定子时间常数的特性，当定子
3、磁链角度迅速变化时，转子磁链的变化滞后于定子磁链的变化，从而达到改变定转子磁链夹角的目的。磁链观测器方案的选择 基于转子磁链观测器的定子磁链观测器 基于电机模型的定子磁链观测器 基于电压模型的定子磁链观测器磁链观测器方案的选择基于转子磁链观测器的定子磁链观测器rrssSLMiL磁链观测器方案的选择基于电机模型的定子磁链观测器磁链观测器方案的选择考虑了控制系统结构复杂性、对电机参数鲁棒性、观测准确性后，决定选择基于电压电流模型加一阶惯性环节加补偿的方案，观测器系统框图如下一阶惯性环节性能的推导。冬雷等，异步电动机定子磁链稳态估计J.北京理工大学学报,folp_alfa(i)=(1-FOLP_co
4、nstant)*folp_alfa(i-1)+EMF_comp_alfa(i);EMF_comp_alfa(i)=Magnitude*cos(theta(i);Magnitude=sqrt(EMF_alfa(i)2+EMF_beta(i)2)/compensate_magnitude;%EMF在极坐标系下进行幅值补偿基于电机模型的定子磁链观测器基于电机模型的定子磁链观测器通过解耦d-q轴电流将交流电机转换成直流电机控制1、减小磁链，加大转矩其中a与惯性环节截止频率的关系为4，加大磁链，减小转矩1，减小磁链，加大转矩通过解耦d-q轴电流将交流电机转换成直流电机控制一阶惯性环节性能的推导。FOLP
5、_cutoff =FOLP_constant/(2*pi*Sample_inteval/1000000);控制V/F的比值，通过对转差率进行PID调节来调速利用电机转子时间常数大于定子时间常数的特性，当定子磁链角度迅速变化时，转子磁链的变化滞后于定子磁链的变化，从而达到改变定转子磁链夹角的目的。基于电机模型的定子磁链观测器folp_beta_uncomp(i)=(1-FOLP_constant)*folp_beta_uncomp(i-1)+EMF_beta(i);蓝：经过补偿的一阶惯性环节输出结果一阶惯性环节替代积分环节的研究ssG1)(积分环节传递函数一阶惯性环节传递函数ccsssssG11
6、)(可以看出一阶惯性环节可以看成高通滤波器和积分环节的串联，因此可以消除积分初值误差以及积分漂移误差，但是会因此引入幅值衰减和相位超前不同域下一阶惯性环节的表达式cssG1)()()()(tytxdttdyc11nnaYXYS域下的一阶惯性环节时域下连续的一阶惯性环节时域下离散的一阶惯性环节其中a与惯性环节截止频率的关系为scTa2Ts为采样周期一阶惯性环节特性的仿真MATLAB 仿真代码%仿真参数设定部分%Fre_of_EMF =30;%Hz 信号频率Sample_inteval =100;%uS 采样周期Cycle_number =15;%运行周期FOLP_constant =0.005;
7、%设定常数而不是截止频率是因为%在离散系统中使用这个常数更为直观FOLP_cutoff =FOLP_constant/(2*pi*Sample_inteval/1000000);%普通积分及无补偿一阶惯性 inte_alfa(i)=inte_alfa(i-1)+EMF_alfa(i);inte_beta(i)=inte_beta(i-1)+EMF_beta(i);%对EMF进行纯积分 folp_alfa_uncomp(i)=(1-FOLP_constant)*folp_alfa_uncomp(i-1)+EMF_alfa(i);folp_beta_uncomp(i)=(1-FOLP_consta
8、nt)*folp_beta_uncomp(i-1)+EMF_beta(i);compensate_magnitude=Fre_of_EMF/sqrt(FOLP_cutoff2+Fre_of_EMF2);%得到幅值补偿倍数 compensate_angle =atan(FOLP_cutoff/Fre_of_EMF);%得到相角补偿参数 Magnitude=sqrt(EMF_alfa(i)2+EMF_beta(i)2)/compensate_magnitude;%EMF在极坐标系下进行幅值补偿 theta(i)=atan2(EMF_beta(i),EMF_alfa(i)-compensate_an
9、gle;%EMF在极坐标系下进行相角补偿 EMF_comp_alfa(i)=Magnitude*cos(theta(i);EMF_comp_beta(i)=Magnitude*sin(theta(i);%EMF从补偿后的极坐标系转换到直角坐标系 folp_alfa(i)=(1-FOLP_constant)*folp_alfa(i-1)+EMF_comp_alfa(i);folp_beta(i)=(1-FOLP_constant)*folp_beta(i-1)+EMF_comp_beta(i);%在直角坐标系下使EMF通过FOLP，得到磁链 i=i+1;红：纯积分器输出结果 绿：未经补偿的一阶惯性环节输出结果 蓝：经过补偿的一阶惯性环节输出结果一阶惯性环节截止频率：7.667Hz 在100 微秒采样周期下对应的离散一阶惯性环节常数：0.005 仿真结果电压矢量的选择 电压矢量的选择取决于磁链、转矩滞环比较器的输出，共有4种情况，分别为：1，减小磁链，加大转矩2，减小磁链，减小转矩3，加大磁链，加大转矩4，加大磁链，减小转矩电压矢量的选择1、减小磁链，加大转矩电压矢量的选择2、减小磁链，减小转矩电压矢量的选择3、加大磁链加大转矩电压矢量的选择4、加大磁链，减小转矩谢谢！
