MATLAB交流异步电动机控制方法研究(2)

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根据电动机采用电流方式的不同分为直流电动机和交流电动机两大类[1,2]。在上世纪80年代以前，直流调速占据着主导地位，原因在于直流电动机转速容易控制和调节，在额定转速以下，保持励磁电流不变，可通过改变电枢电压实现恒转矩调速，在额定转速以上，保持电枢电压不变，可通过改变励磁电流实现恒功率调速。这就使得调速简便、容易。

但是，由于直流电动机本身结构存在机械换向和电刷，使得直流调速的发展受到一定的限制。它的机械换向器结构复杂，检修量大，维修费高，还容易产生火花等等因素，使得直流电动机的应用也受到了限制。

然而交流电动机的产生改善了调速领域的发展，其具有结构简单，制造容易，价格便宜坚固耐用，转动量小，运行可靠，维修量小，适用于各种环境等优点使其在工农业生产领域得到广泛应用。

但是交流电动机的调速比较困难，只有一些性能差，并且低效耗能的调速方法。20世纪60年代以后，由于生产发展需要，交流调速的到发展。20世纪70年代后，科学技术的发展使交流调速有了质的发展飞跃[2]，主要有以下四个阶段：

（1）电力电子器件的发展促进了交流调速的发展。电力电子器件主要用于电动机的变频调速系统。

（2）脉宽调制（PWM）技术[2,7]。脉宽调制（PWM）技术的发展与应用使得变频装置的性能的到优化，适用于各类交流调速系统。其克服了相控原理的所有弊端，使得交流电机定子电压电流接近正弦波形，提高了电机的功率因素和输出功率。源:自/751~·论,文'网·www.751com.cn/

（3）矢量变换控制的发展奠定了现代交流调速高性能的基础。此类调速采用参数重构和状态重构的现代控制的理论实现交流电机定子电流励磁分量和转矩分量的耦合，实现了等效于直流调速的控制过程，使得交流调速性能得到改善和提高。继矢量控制后直接转矩控制技术的运用，可获得更大的瞬时转矩和极快的动态响应。现如今得到广泛应用。

（4）微型计算机技术与大规模集成电路的发展为现代调速系统的发展提供了重要技术手段[3]。由于微机控制技术，尤其是以单片机与DSP为控制核心的微机控制技术，促使交流调速系统走向数字化控制，对信息的处理量的增大，可以实现许多复杂的控制方式。提高了交流调速系统的可靠性和操作设置的多样性和灵活性，降低交流调速装置的成本和体积。

1.2 直接转矩控制技术的现状与发展趋势

1.2.1 直接转矩控制技术的研究现状

1.2.2 直接转矩控制技术的发展趋势

1.3 论文主要工作

本文工作主要在于介绍了直接转矩控制系统的基本结构和原理，并利用MATLAB/SIMULINK软件根据异步电动机的数学模型建立仿真模型。然后在SIMNLINK环境下使用该模型组建异步电动机直接转矩控制系统。通过改变控制系统中直接影响电动机性能的转矩滞环调节器和磁链滞环调节器的参数，通过仿真得到仿真图，对仿真进行分析，验证直接转矩控制方法的有效性和可靠性2直接转矩控制原理分析

2 直接转矩控制原理分析

2.1 概述

直接转矩控制(DTC)变频调速系统是近十几年继矢量变频调速技术之后发展起来的一种新型高性能的控制方式。运用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制交流电机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Bang-Bang控制）产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。其省掉了复杂的矢量变换运算与电动机数学模型的简化处理过程，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确，是一种具有较高动态响应的交流调速技术。