無差拍直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、交流調(diào)速系統(tǒng)在社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)越來越重要的地位，對其調(diào)速精度也提出了更高的要求。目前高性能控制算法有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，矢量控制通過解耦和坐標(biāo)變換將交流電機(jī)轉(zhuǎn)化為等效直流機(jī)進(jìn)行控制，性能優(yōu)越，但需要較復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)變換，轉(zhuǎn)子磁鏈觀測嚴(yán)格依賴于電機(jī)模型和參數(shù)的準(zhǔn)確性，并涉及到多閉環(huán)PI參數(shù)調(diào)節(jié)問題。直接轉(zhuǎn)矩控制僅在兩相靜止坐標(biāo)系下觀測定子磁鏈，并直接對磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行雙位控制，響應(yīng)速度快，但存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題，調(diào)速范圍受限。鑒于此，本文基于現(xiàn)有

2、算法進(jìn)行改進(jìn)的無差拍直接轉(zhuǎn)矩控制算法研究實(shí)現(xiàn)，結(jié)合矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用無差拍控制原理，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下推導(dǎo)電壓控制規(guī)律，采用SVPWM調(diào)制方式控制電機(jī)。為了提高系統(tǒng)對參數(shù)變化的適應(yīng)能力，在僅有的速度閉環(huán)上應(yīng)用模糊PI算法，在線自整定PI參數(shù)，優(yōu)化動(dòng)態(tài)過程，增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性。
　　 通過分析異步電機(jī)基本原理，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究SVPWM控制技術(shù)，搭建矢量控制仿真模型進(jìn)行理論研究。繼而運(yùn)用無差拍控制

3、原理，在定子磁場定向的d-q坐標(biāo)系上導(dǎo)出電壓控制律，簡化計(jì)算過程并使系統(tǒng)在一拍內(nèi)響應(yīng)，構(gòu)建了無差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方案。SVPWM技術(shù)能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，且系統(tǒng)僅有一個(gè)速度PI調(diào)節(jié)器，方便了調(diào)試。針對傳統(tǒng)PI參數(shù)固定造成電機(jī)控制適應(yīng)性差的問題，引入一種模糊PI算法，設(shè)計(jì)了速度閉環(huán)模糊PI調(diào)節(jié)器。在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建仿真模型，采用S-function編寫控制算法，對兩種PI算法下的無差拍直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證了無

4、差拍直接轉(zhuǎn)矩算法可行性和模糊PI算法的優(yōu)越性。
　　 經(jīng)過理論分析和仿真驗(yàn)證后，采用C語言編寫無差拍控制算法和模糊PI算法。為實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行時(shí)的關(guān)鍵波形，采用LabVIEW 8.2設(shè)計(jì)了交流調(diào)速監(jiān)控軟件，采用SCI通信進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并交換數(shù)據(jù)，然后在交流調(diào)速平臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無差拍直接轉(zhuǎn)矩控制算法能夠達(dá)到高性能的控制效果，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)±0.5N·m，穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速幾乎無靜態(tài)誤差。模糊PI算法能增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，優(yōu)化了動(dòng)