基于交流电动机动态模型的直.doc
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1、 湖南科技大学信息与电气工程学院课程设计报告题 目:基于交流电动机动态模型的直 接转矩控制系统的仿真与设计专 业:电气工程其自动化 班 级: 三 姓 名: 学 号: 指导教师: 吴新开 任务书题 目基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计 时 间安排2013年12月22号-2014年1月3号目 的: 应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法,结合生产实际,确定系统的性能指标与实现方案,进行运动控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术,通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型,对控制系统进行性能仿真研究,掌握系统参数对系统性能的影响。 在原理设计与仿真研究的基础上
2、,应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计,为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。 要 求:1.应详细叙述控制系统各部件的方案选择2.应详细叙述控制系统的设计过程及参数选择的理由.3.设计报告应包括控制系统原理图一份,并附系统工作原理说明.4.仿真结果曲线图要有性能分析.5.设计报告应有自己的设计感想. 总体方案实现:1.直接转矩控制系统设计。2.磁链的调节通过磁链滞环比较器实现。3.转矩调节器的任务是实现对转矩的直接控制。4.异步电动机直接转矩控制系统的仿真。5.总结与展望。指导教师评语:评分等级:( )指导教师签名:异步电动机直接转矩控制系统的基本理论DTC 系统只需检测电压、电流信号,运
3、用空间矢量的思想,在定子坐标系下就可以实现对交流电动机磁链和转矩的计算与控制4-5. 如图1 所示是异步电动机直接转矩控制系统的基本组成. 通过对转矩和磁链的控制,产生转矩开关信号、磁链开关信号和扇区信号,与最优开关矢量表对照,输出逆变器控制信号,实现对电动机转矩的直接控制.一、设计参数额定输出功率10KW; 定子绕组额定线电压380V;定子绕组额定相电流15A; 定子绕组每相电阻0.2欧姆;定子绕组接线形式Y; 转子额定转速980rpm;转子形式:鼠笼式; 转子每相折算电阻:3欧姆;转子折算后额定电流30A; 额定功率因数:0.75;电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5;二、设计目
4、的 应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法,结合生产实际,确定系统的性能指标与实现方案,进行运动控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术,通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型,对控制系统进行性能仿真研究,掌握系统参数对系统性能的影响。 在原理设计与仿真研究的基础上,应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计,为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。三、方案的论证直接转矩控制系统的组成: 直接转矩控制充分利用电压型逆变器的开关特点,通过不断变化电压状态使定子磁链轨迹为六边形或近似圆形,并通过零电压矢量的穿插调节来改变转差频率,以控制电机的转矩与磁链的变化,从而控制异步电动机
5、的磁链和转矩按要求快速变化。直接转矩控制系统调速的主题就是在于调节电动机的磁链和转矩的变化,电动机的输出转矩完全是按照输入转矩的设定。(l)磁链、转矩观测器:由电流、电压的采样值经过3/2变化按照电机数学模型计算出异步电机的定子磁链和转矩;(2)磁链调节器:为了控制定子磁链在给定值的附近变化,直接转矩控制系统采用两点式控制,输出磁链控制信号;(3)转矩调节器:利用转速调节器输出的给定转矩,也是采用两点式滞环控制,输出转矩控制信号,直接控制电机的转矩;(4)开关状态选择单元:根据定子磁链和转矩的控制信号以及定子磁链位置,输出合适的开关状态来控制逆变器驱动电机稳定运行。直接转矩控制系统是建立在静止
6、定子坐标系下的,首先异步电机定子相电压、相电流的采样值经3/2坐标变换,得到坐标下的分量,再按照异步电机的定子磁链和转矩模型计算出实际转矩和定子磁链的两个分量、,这样就可以计算出定子磁链幅值和磁链位置。将测量得到实际转速和给定转速输入到转速调节器,转速调节器根据给定转速和实际转速的差值输出给定转矩。将给定转矩和送入转矩调节器,得到转矩控制信号,磁链调节器根据给定子磁链幅值和转子磁链幅值的差值输出磁链控制信号。最后开关状态选择单元根据磁链控制信号、转矩控制信号和磁链位置,查逆变器开关状态表,输出正确合理的开关状态来控制逆变器驱动电机正确运行。3.1 磁链调节磁链的调节通过磁链滞环比较器实现。滞环
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