異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制

異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制

一、仿真環(huán)境：MATLAB R2010a

二、

穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果分析

電機(jī)三相定子繞組電流

上圖為DTC控制下異步電機(jī)的定子三相電流，由圖可知，直接轉(zhuǎn)矩控制下定子電流基本成正弦波，由于固有的轉(zhuǎn)矩脈動大等不足，電流中含有高次諧波，會在運(yùn)行時產(chǎn)生噪音。

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磁鏈圓軌跡

上圖所示為 轉(zhuǎn)矩20NM時，由啟動到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中，直接轉(zhuǎn)矩控制下的磁鏈圓軌跡，由圖可知磁鏈軌跡為圓形，實(shí)現(xiàn)了磁場定向控制

轉(zhuǎn)矩波形

上圖所示為直接轉(zhuǎn)矩控制下電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩波形，給定負(fù)載轉(zhuǎn)矩20Nm，由于直接轉(zhuǎn)矩控制的

滯環(huán)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)矩波形中脈動含量較大。

轉(zhuǎn)速波形

上圖所示為給定轉(zhuǎn)速1000r/min時，電機(jī)帶負(fù)載20Nm從零速啟動到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速波形，由圖可知，該直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制下的電機(jī)可以達(dá)到帶負(fù)載調(diào)速要求，且穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)

節(jié)性能好。

逆變器輸出電壓

上圖所示為逆變器輸出的電壓，呈一系列脈沖狀，不能直接用于磁鏈觀測，故而在觀測磁鏈中選擇電壓重構(gòu)（詳見仿真圖中）

網(wǎng)磁鏈波形

上圖所示為電機(jī)帶負(fù)載20Nm時的磁鏈波形，由圖可知，磁鏈正弦度高，精度好，穩(wěn)態(tài)性能

優(yōu)良。

動態(tài)性能分析

負(fù)載突變轉(zhuǎn)速波形

上圖所示為異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速動態(tài)性能仿真，由圖可知，電機(jī)帶10Nm的負(fù)載從零速啟動，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后于1s時刻負(fù)載突變?yōu)?0Nm，轉(zhuǎn)速經(jīng)過稍許跌落后迅速達(dá)到給

定值，系統(tǒng)抗負(fù)載擾動能力強(qiáng)。

負(fù)載突變時轉(zhuǎn)矩波形

上圖所示為上述動態(tài)過程中電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)波形，由圖可知電機(jī)轉(zhuǎn)矩的動態(tài)調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，負(fù)

載轉(zhuǎn)矩突變時，電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩迅速調(diào)節(jié)以達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。

負(fù)載突變時定子A相電流

上圖所示為電機(jī)負(fù)載突變時電機(jī)定子A相繞組的電流波形，由圖可知，1s時負(fù)載突然增大

一倍，電機(jī)出力增加，電流變大，電磁轉(zhuǎn)矩增大。

轉(zhuǎn)速突變時速度響應(yīng)

上圖所示為給定負(fù)載轉(zhuǎn)矩20Nm時，異步電機(jī)轉(zhuǎn)速給定為500r/min，穩(wěn)定運(yùn)行后于1s時刻

突變?yōu)?000r/min，由圖可知，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，穩(wěn)態(tài)精度高。

轉(zhuǎn)速突變時轉(zhuǎn)矩響應(yīng)

上圖所示為上述條件下電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩響應(yīng)波形，在轉(zhuǎn)速上升時，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩增加，用于加

速，穩(wěn)定運(yùn)行后 電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩維持負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

轉(zhuǎn)速突變時電流響應(yīng)

上圖所示為轉(zhuǎn)速突變后，電機(jī)定子電流響應(yīng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩維持不變，電機(jī)電流幅值不變，轉(zhuǎn)速

升高，電流頻率增加。

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