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基于模糊理论的无刷双馈电机直接转矩控制系统研究

焦卫星  
【摘要】:无刷双馈电机(Brushless Double-Fed Machine)结构简单、坚固可靠,是一种可以异同步通用的电机,在大型调速系统中具有显著的优势,可以用于异步电机的控制策略都可以用于无刷双馈电机。直接转矩控制(Direct Torque Control)技术是在上世纪80年代中期发展起来的一种新的控制技术。该技术直接对电机的转矩和磁链进行控制,使电机转矩响应非常迅速。 本文首先回顾了无刷双馈电机的发展历史,阐述了无刷双馈电机的研究意义,分析了无刷双馈电机的研究现状,展望了无刷双馈电机的应用前景。然后分析了无刷双馈电机的定转子结构、转速、稳态特性及运行方式,推导了无刷双馈电机的d-q轴数学模型,利用Matlab/simulink软件搭建了无刷双馈电机的仿真模型,并利用该模型对其开环特性进行了仿真和分析,从而验证了其正确性。 从无刷双馈电机模型出发,论述了无刷双馈电机直接转矩控制的基本理论,推导了优化的直接转矩控制策略的空间电压矢量开关表,并引入了零电压矢量。零电压矢量可以保持电机转矩不变,降低开关器件的动作频率,改善系统的控制性能。在已建立的无刷双馈电机模型的基础上,结合直接转矩控制策略,搭建出无刷双馈电机的直接转矩控制系统,分别对无刷双馈电机直接转矩控制有、无零矢量的情况进行了仿真,从而体现零矢量的优势。 由于传统的直接转矩控制转矩脉动比较大,所以本文将模糊控制引入到无刷双馈电机的直接转矩控制系统中。利用Matlab/simulink建立了无刷双馈电机的磁链转矩计算、磁链滞环、转矩滞环、扇区选择和模糊控制器等仿真模型,同时对无刷双馈电机的模糊控制策略与传统的直接转矩控制策略进行了比较。仿真结果表明模糊控制的直接转矩控制策略可减小转矩脉动,提高系统的动、静态性能。


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