文档介绍：该【异步电机直接转矩控制策略研究 】是由【lajie】上传分享，文档一共【40】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【异步电机直接转矩控制策略研究 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。河南理工高校毕业设计(论文)说明书I摘要继矢量限制策略之后,干脆转矩限制策略是又一种高性能沟通变频调速策略。然而,传统的干脆转矩限制策略在转矩脉动和磁链轨迹方面存在很多不足,影响其发展和应用。针对传统的干脆转矩限制策略存在转矩和磁链脉动较大,电流谐波较大,开关频率不固定等问题,本设计是在异步电动机数学模型和干脆转矩限制策略理论分析的基础上,利用空间矢量脉宽调制的干脆转矩限制策略,使系统性能得到有效提高。最终,以数字信号处理器TMS320LF2407为限制核心、异步电动机为限制对象,分别设计了干脆转矩限制限制系统的硬件部分和软件部分。硬件部分包括整流电路、逆变电路、限制电路。整流电路通过整流桥6RI30G120把三相沟通转变为直流;逆变电路由智能功率模块(IPM)PM25RSB120组成;限制电路由TMS320LF2407构成电压、电流采样电路和转速检测电路,以及实现异步电动机的干脆转矩限制。关键字:异步电动机;干脆转矩限制;空间矢量脉宽调制技术;数字信号处理器ABSRACTFollowingthevectorcontrolstrategy,directtorquecontrolstrategyisahigh-,theconventionaldirecttorquecontrolstrategyhassomedeficienciesinthetorquerippleandfluxlinkagetrajectory,,thedesignmakesuseoftheresearchonthestatorfluxobservationandcontrolstrategiesfortheproblemofthelargetorqueandfluxripple,currentharmonicsandthenotfixedswitchingfrequency,,digitalsignalprocessorTMS320LF2407asthecore,asynchronousmotorastheobject,respectively,,invertercircuit,-phaseACintoDC;posesofintelligentpowermodule(IPM)PM25RSB120;controlcircuitsincludevoltageandcurrentsamplingcircuitandspeeddetectioncircuit,:asynchronousmotor;directtorquecontrol;spacevectormodulation;digitalsignalprocessor河南理工高校毕业设计(论文)说明书II目录1引言 32异步电机干脆转矩限制系统设计 143基于TMS320LF2407处理器的硬件设计 25河南理工高校毕业设计(论文) 264系统软件设计 325总结与展望 34参考文献 35致谢 36河南理工高校毕业设计(论文),然而,在20世纪的绝大多数时期内,鉴于直流传动的优良限制特性,一般在高性能的调速的传动一般采纳直流调速。自从20世纪70年头以来,随着电力电子技术和限制理论的发展,沟通电动机的限制技术取得了突破性的成果,高性能的异步电动机调速系统得以广泛的推广应用。由于沟通电机是强耦和,多变量的非线性系统。相对于直流电机,实现良好的转矩限制是特别困难的。沟通电机的高性能调速方法一般是变频调速。它不但能实现无级调速,并且随着负载的特性不同,通过适当调整电压、频率的关系,可使电机始终高效运行以及获得良好的动态特性,比如低起动电流、高起动转矩。沟通调速限制技术的发展经验了电压和频率协调限制、速度闭环转差率限制到矢量限制、干脆转矩限制,限制理论的发展使调速系统性能不断提高。电压-频率协调限制是指调速时在基频以下使电压幅值与频率的比值保持恒定,实现恒转矩调速运行;在基频以上调速时,输出电压维持在额定值,使磁通与频率成反比削减,实现弱磁恒功率调速运行。其调速系统结构简洁,只能满意一般的调速要求不高的场合。转速闭环转差率调速采纳转速闭环限制,给定转速和检测的转速偏差经PI调整器得到转差率。转速闭环反馈,转差频率限制是基于异步电动机稳态数学模型,动态时磁通不恒定,因此将影响系统实际动态性能。,用于解决沟通电机转矩限制问题,其主要思路是基于坐标变换把三相系统简化为两相系统,再按转子磁场定向的同步旋转变换,实现定子励磁重量和转矩重量之间解耦,从而实现沟通电机的磁链和转矩分别限制,并且获得与直流调速系统相像的动、静态特性。20世纪80年头,德国Depenbrock教授于提出干脆转矩限制,其思想是把电机和逆变器作为一个整体,运用空间电压矢量分析方法,在定子坐标系进行磁链、转矩的计算,通过磁链跟踪型PWM逆变器的开关状态干脆进行转矩限制。此限制系统不须要对定子电流进行解耦,无需矢量变换的困难计算,并且结构简洁。随着电力电子技术、微处理器以及现代限制理论的发展,沟通电机限制技术的发展会河南理工高校毕业设计(论文)说明书2日新月异,新型的限制策略正在不断涌现,必将进一步推动沟通调速的发展。(DirectTorqueControl,DTC)是继矢量限制技术之后又一种新型的高效变频调速技术。干脆转矩限制技术在定子坐标系下计算电动机的转矩和磁链,采纳双位式限制器,并在PWM逆变器中干脆用这两个限制信号产生输出电压,省去了旋转变换和电流限制,简化限制器的结构。其次,选择定子磁链作为被控量,计算磁链的模型可以不受转子变更的影响,提高了系统的鲁棒性。再次由于采纳了干脆转矩限制,在加减速和负载变更的动态过程中,可以获得快速的转矩响应,但必需留意限制过大的冲击电流,以免损坏功率开关器件,因此实际的转矩响应是有限的。但是,干脆转矩限制系统也有其不足之处,由于采纳双位式限制,实际转矩必定在上下内脉动,此外,磁链计算采纳了带积分环节的电压模型,积分初值、累积误差和定子电阻的变更都会影响磁链计算的精确度。以上两个问题的影响在低速时都比较显著,因而系统的调速范围受到限制。因此抑制转矩的脉动、提凹凸速性能便成为改进原始的干脆转矩限制系统的主要方向,例如对磁链偏差和转矩偏差实行细化,使磁链轨迹接近圆形,削减转矩脉动。从目前的探讨现状可以看出,干脆转矩限制技术的发展趋势主要有以下几个方面:(1)现代限制技术的应用:现代限制理论中各种限制方案的应用提高了系统的动态性能和鲁棒性。功能强大的数字处理芯片(DSP)的推出,使很多以前无法实现的方法得以应用到实际限制系统中,如自适应限制、变结构限制、模糊神经网络限制、神经网络限制、非线性限制等都能通过DSP来实现。(2)全数字化的限制:干脆转矩限制结构简洁,特殊适合于全数字实现。然而,系统对于处理的实时性、快速性要求高,DSP能满意这种需求,它具有高速信号处理和数字限制的功能,同时能故障监视、诊断和爱护,确保了系统的实时性和牢靠性。(3)无速度传感器的限制系统:在现代高性能沟通调速系统中,速度闭环限制是必不行少的,因此速度传感器的安装也是必不行缺的。由于速度传感器的安装,系统的成本增加、稳定性和牢靠性降低,易受工作环境影响,因此无速度传感器的限制系统探讨成为当前沟通传动热门探讨方向之一。目前的无速度传感器限制技术的调速范围较小、动态性能差以及无法满意高性能沟通调速限制系统的须要等。无速度传感器限制技术采纳检测到的电机电压、电流以及电机的数学模型观测出电机转速,无需改造电机、省去速度传感器、降低维护费用和降低恶劣环境影响的优点。提高转速的观测精度和动态响应速度,增加对电机参数变更的鲁棒性和增加速范围是今后的主要探讨方向。河南理工高校毕业设计(论文)说明书3(4)同步电机的限制:干脆转矩限制技术主要的应用于异步电机,现在人们起先将它用于永磁同步电机中。目前国内对干脆转矩限制的探讨仍特别活跃,主要体现在电机参数辩识,定子磁链精确观测,无速度传感器的干脆转矩技术的探讨,以及抑制低速区转矩脉动和提高转速调整特性等方面的探讨。,设计了空间矢量脉宽调制的异步电机干脆转矩限制策略。主要完成以下工作:(1)在分析异步电动机数学模型、逆变器数学模型的基础上,深化探讨异步电动机干脆转矩限制系统的基本原理和结构。(2)在分析磁链模型和转矩模型的基础上,设计了磁链调整器和转矩调整器。(3)设计了基于空间矢量脉宽调制的干脆转矩限制策略,从而提高限制系统性能。(4)采纳TMS320LF2407(DSP)构造全数字化沟通调速限制系统,设计系统的硬件电路和软件部分。河南理工高校毕业设计(论文)、非线性、强耦合的多变量系统,因此在探讨异步电动机的数学模型时通常作如下假设:(1)忽视空间谐波,设定子和转子的三相绕组对称,也就是在空间互差的电角度,所产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布;(2)忽视磁路饱和,绕组中的自感、互感都是恒定的;(3)忽视铁心损耗和磁滞损耗;(4)不考虑频率变更和温度变更对绕组电阻的影响。无论异步电动机转子是绕线型还是笼型,都可以等效成三相绕转子,并且折算到定子侧,折算后的定子和转子绕组匝数相等。异步电机三相绕组可以是Y联接,也可以是Δ联接,以下均以Y联接进行探讨。若三相绕组为Δ联接,可以用Δ变换,等效为Y联接,然后,依据Y联接进行分析和设计。三相异步电机的物理模型如图2-1所示,定子三相绕组轴线在空间是固定的,转子绕组轴线以角速度随转子旋转。如以轴间的电角度为空间角位移变量。规定各绕组电压、电流、磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。图2-1三相异步电动机的物理模型河南理工高校毕业设计(论文)说明书4异步电机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。(1)磁链方程异步电机每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其他绕组对它的互感磁链之和,因此,六个绕组的磁链可用下式表示:(2-1)式中——定子和转子相电流的瞬时值;——各绕组的全磁链。是相的自感,其余是互感,同理可得相。(2)电压方程三相定子绕组的电压平衡方程为 (2-2) (2-3) (2-4)与此相应,三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为 (2-5) (2-6) (2-7)其中——定子和转子相电压的瞬时值;——定子和转子绕组电阻。(3)转矩方程依据机电能量转换原理,在线性电感的条件下,磁场的储能为 (2-8)电磁转矩等于电流不变只有机械位移变更时磁场储能对机械角位移河南理工高校毕业设计(论文)说明书5,于是 (2-9)将(2-8)代入(2-9)得; (2-10)(4)运动方程忽视电力传动系统传动机构中的粘性摩擦和扭转弹性,传动系统的运动方程为 (2-11)式中——包括摩擦阻转矩的负载转矩;J——机组的转动惯量;——极对数。转角方程为 (2-12)综上说明白异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,为了简化系统我们通常把它进行坐标变换,把旋转的三相变为静子的两相。,分析和求解这组非线性方程特别困难。需通过坐标变换简化为静止两相坐标系下的动态数学模型,以便于进行分析和计算。异步电机数学模型之所以困难,关键是因为有一个困难的电感矩阵和转矩方程,它们体现了异步电机的电磁耦合和能量转换的困难关系。因此简化数学模型需从电磁耦合关系入手。利用在不同坐标系下所产生的磁动势相等可以把三相绕组简化成两相正交对称绕组,再通过旋转磁动势相等,可以简化成静止的两相绕组。(1)三相-两相变换依据磁动势相等和变换前后总功率不变,三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换矩阵为河南理工高校毕业设计(论文)说明书6