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《大连理工大学》 2010年
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异步电机直接转矩控制系统研究

崔秀亮  
【摘要】: 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高性能的交流电机变频调速技术。直接转矩控制技术采用空间矢量的控制方法,以电机转矩为控制对象,直接在定子两相静止αβ坐标系下观测定子磁链和电磁转矩,再利用滞环控制器输出信号来选择合适的定子电压空间矢量,以达到控制定子磁链和电磁转矩的目的。基于直接转矩控制技术的异步电机调速系统具有控制结构简单,转矩响应迅速,对电机参数依赖程度低等优点。这种技术在国内外电力机车牵引领域等大功率场合已有了成功应用的实例。传统的直接转矩控制方案虽然控制结构简单,动态响应迅速,但由于采用基于纯积分器的电压模型定子磁链观测器,不可避免的直流扰动会导致纯积分器误差积累以致于积分饱和,从而导致观测精度下降,低速情况时,甚至出现错误的结果。 为提高定子磁链观测精度,本文针对基于纯积分器的定子磁链观测模型以及传统的低通滤波器模型的局限性,提出了一种基于改进型低通滤波器的定子磁链观测器。在本文的改进型低通滤波器模型中,通过准确地观测定子电流角频率来确定异步电机的同步角频率,并根据异步电机同步角频率来确定低通滤波器的截止频率,使截止频率随定子电流角频率的变化而变化,从而得到更为合理的低通滤波器截止频率,以提高定子磁链观测精度。 为验证基于上述磁链观测模型的异步电机直接转矩控制系统的正确性和有效性,本文在Matlab/Simulink环境下,对系统进行了仿真验证。仿真结果表明,本文设计的定子磁链观测模型能准确有效的估算异步电机的定子磁链,并具有较强的抗干扰能力,良好低速性能和动态响应特性。 本文以德州仪器(TI)公司生产的电机控制专用芯片TMS320LF2812A型数字处理器为核心,以高性能的智能功率模块(IPM)为逆变器,以5.5kW异步电动机为控制对象,搭建了异步电机直接转矩控制系统的硬件试验平台,实现了异步电机直接转矩控制变频调速系统的数字化控制。 全文最后总结了系统的不足之处,并对下一步的研究工作提出了作者的建议。
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