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三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

設計目的:

使用matlab/simulink實作直接轉矩控制三相異步電動機

使用平台:

matlab2018b/simulink9.2

設計思路:

1、明确直接轉矩控制的原理,

2、分子產品搭建直接轉矩控制系統框圖,并編寫相應的S-Function函數

3、仿真調試,完成不同負載,不同給定下的仿真設計

直接轉矩控制(DTC)原理

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

DTC控制原理:根據定子磁鍊幅值和轉矩幅值偏差的正負符号。以及目前定子磁鍊所在的位置,直接選取合适的電壓空間矢量,減小定子磁鍊幅值的偏差和轉矩幅值的偏差,實作電磁轉矩與定子磁鍊的控制。

子產品化分析

由上述的DTC系統原理框圖可以得到DTC系統由以下幾個系統共同組成:

1 主電路系統

2 U 3s/2s、I 3s/2s——電壓電流靜止三相到靜止兩相變換系統

3 psi s——定子磁鍊的計算系統

4 Te——轉矩計算系統

5 ApsiR——定子磁鍊控制系統

6 ASR——轉速控制系統

7 ATR——轉矩控制系統

8 switch_U——空間電壓矢量的選擇系統

下面我們來逐個分析下面的子產品的建構:

1主電路系統:其包括直流電源DC,IGBT逆變橋,三相電源測量電路,電機,負載、轉速測量裝置。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

2 U 3s/2s、I3s/2s——電壓電流靜止三相到靜止兩相變換系統:用于将目前主電路的三相靜止電壓電流轉化為兩相靜止電壓電流,使用教科書生3s/2s的變換公式即可得到Is alpha、Is beta、Us alpha、Us beta

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作
三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

3 psi s——定子磁鍊的計算系統:需要根據電壓模型計算定子磁鍊在靜止兩相坐标系上的兩個分量psi s alpha 和psi s beta。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

4Te——轉矩計算系統:通過在教科書上靜止兩相坐标系中電磁轉矩的表達式來得到相應的電磁轉矩Te。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

5 ApsiR——定子磁鍊控制系統,與定子磁鍊設定值相比較,計算出定子磁鍊偏內插補點der psi s。另外還需要計算目前定子磁鍊所在的位置,因為沒有現有的模型,是以通過S-Function來計算目前定子磁鍊的位置fai。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

6 ASR——轉速控制系統:通過轉速設定值與目前轉速回報值相比較得到的偏差送到PI調節器中來進行調節輸出相應的Te*。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

7 ATR——轉矩控制系統:通過從Te——轉矩計算系統中計算得到的目前轉矩值Te與轉矩設定值Te*相比較再經過滞環控制器來得到轉矩的偏內插補點der Te。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

8 switch_U——空間電壓矢量的選擇系統:由上述幾個子產品計算出的定子磁鍊偏差der psi s,轉矩偏差der Te ,以及目前定子磁鍊所在的位置作為輸入,經過自行編寫的一個S-Function——switch_U來計算6個電壓空間矢量的選擇,并且輸入到IGBT逆變橋的控制端。

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

此時,已經實作直接轉矩全部子產品的搭建,電機選擇4KW 400V 50Hz 1430RPM

當設定轉速為1000RPM,負載為5,則得到磁鍊圖和速度變化圖如下:

三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作
三相異步電動機直接轉矩控制系統的matlab/simulink實作

以上就是全部的直接轉矩控制三相異步電動機的simulink設計,工程檔案詳見:

直接轉矩控制三相異步電動機simulink實作,實作平台為matlab2018b/simulink,包括兩個S-Function函數psi_to_fai.m、switch_U.m,一個·仿真檔案DTC.mdl

位址:https://download.csdn.net/download/weixin_43058070/11245384

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