Исследование прямого управления крутящим моментом индукционного двигателя на основе MATLAB / Simulink
Технология прямого управления крутящим моментом (DTC) - это новый тип технологии управления частотой с переменной частотой, разработанный после технологии векторного управления. Впервые он был предложен немецким ученым М. Депенброком и японским ученым И. Такахаси для асинхронных двигателей в 1980-х годах. Чжун предложил теорию прямого управления крутящим моментом синхронного двигателя с постоянными магнитами. L, Рахман М.Ф., Ху Ю и другие ученые. Он использует метод пространственного векторного анализа для расчета и контроля крутящего момента и флюсовой связи двигателя переменного тока непосредственно в системе координат статора. Ориентация магнитного поля статора используется для генерации сигнала ширины импульса с помощью дискретного двухточечного управления (Band-Band control). Состояние переключения инвертора напрямую контролируется для получения высоких динамических характеристик крутящего момента.
DTC имеет преимущества простой структуры управления, быстрого динамического отклика крутящего момента, меньшей зависимости от параметров двигателя и хорошей устойчивости к изменениям параметров двигателя. Он широко используется в асинхронных двигателях и синхронных двигателях с постоянными магнитами и играет огромную роль в промышленном производстве, таком как бытовая техника, автомобильная промышленность и тяга электровоза.
На основе анализа математической модели трехфазного асинхронного двигателя введен принцип управления системой прямого управления крутящим моментом трехфазного асинхронного двигателя. Установлена общая имитационная модель трехфазной системы управления прямым мотором асинхронного двигателя на основе платформы моделирования MATLAB / Simulink. Симуляционная модель каждого компонента системы. Результаты моделирования показывают, что метод управления может эффективно реализовать быстрое отслеживание скорости двигателя. Система обладает высокими динамическими и статическими характеристиками, что эффективно снижает флюсовую связь двигателя и крутящего момента и улучшает стабильность системы управления скоростью переменного тока. Государственная работа.
1. Математическая модель асинхронного двигателя
Асинхронные двигатели представляют собой высоконапорные, нелинейные и сильно связанные многопараметрические системы. Поэтому при анализе математической модели асинхронной машины обычно выполняются следующие предположения:
(1) Игнорируйте пространственные гармоники, считая, что трехфазные обмотки симметричны, и возникающее в результате воздушное зазору магнитное поле распределено синусоидально.
(2) Игнорировать магнитное насыщение.
(3) Исключая потерю железа.
(4) Влияние изменения частоты и температуры на обмотки не учитывается.
Асинхронный двигатель описан в ортогональной системе координат статора, используя пространственный векторный анализ. Математическая модель двигателя в системе координат статора состоит из уравнения напряжения, уравнения потока, уравнения крутящего момента и уравнения движения.
2 Принцип прямого управления моментом асинхронного двигателя (DTC)
Метод прямого контроля крутящего момента (DTC) использует метод пространственного векторного анализа для анализа математической модели двигателя переменного тока непосредственно в стационарной системе координат статора, строит алгоритмическую модель крутящего момента и флюсовой связи, вычисляет и контролирует крутящий момент AC двигатель, и использует петлю гистерезиса. Контроллер (управление Bang-Bang) генерирует сигнал PWM и непосредственно контролирует состояние переключения инвертора через таблицу переключателей, чтобы получить высокие динамические характеристики крутящего момента.
Основной принцип заключается в том, чтобы в полной мере использовать характеристики переключения инвертора напряжения. При непрерывном переключении состояния напряжения траектория потока статора приближается к кругу, а частота скольжения изменяется путем введения вектора нулевого напряжения для управления крутящим моментом двигателя. Скорость изменения такова, что связь потока и крутящий момент двигателя переменного тока быстро меняются по мере необходимости.
Система прямого управления моментом асинхронного двигателя (DTC) состоит из инвертора, трехфазного асинхронного двигателя, оценки привязки потока, оценки крутящего момента, оценки положения ротора, таблицы переключения, регулятора PI и компаратора гистерезиса. Система управления рассчитывает заданную скорость двигателя и фактическую ошибку скорости через выход регулятора PI в качестве сигнала, заданного вращающим моментом. В то же время система рассчитывает двигатель по модели привязки флюса и модели крутящего момента на основе обнаруженных трехфазных значений тока и напряжения двигателя двигателя. Величина флюсовой связи и крутящего момента, вычисление положения ротора двигателя, заданной флюсовой связи двигателя и погрешности между крутящим моментом и фактическим значением; наконец, выберите вектор переключения инвертора в соответствии с их состоянием, чтобы двигатель можно было отрегулировать в соответствии с требованиями управления. Выходной крутящий момент и, наконец, достижение цели регулирования скорости.
