正版直接转矩控制系统仿真

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基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计

基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计学院：信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：08电气三班学号：姓名：基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计一、设计目的1、应用所学的交流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。

2、应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

3、在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。

二、设计任务基于交流电动机动态模型的直接转矩控制系统的仿真与设计。

三、交流电动机控制系统设计参数额定输出功率7.5KW；定子绕组额定线电压380V；定子绕组额定相电流12A;定子绕组每相电阻0.5欧姆；定子绕组接线形式Y；转子额定转速980rpm;转子形式:鼠笼式；转子每相折算电阻:3欧姆；转子折算后额定电流30A；额定功率因数：0.75；电机机电时间常数2S;电枢允许过载系数1.5；环境条件:电网额定电压:380/220V;电网电压波动10%;环境温度:-40~+40摄氏度;环境相对湿度:10~90%.控制系统性能指标:转差率：3%；调速范围：D＝20；电流超调量小于等于5%;空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%;稳速精度：0.03.四、设计步骤1、异步电动机的数学模型交流异步电机的数学模型相当复杂，它是一个高阶，非线性，强祸合的多变量系统，坐标变换的目的就是要简化数学模型。

在讨论交流异步电机的数学模型前假设电机有如下特性:(l)电动机三相定、转子绕组完全对称。

(2)电动机定、转子表面光滑，无齿槽效应。

(3)电动机气隙磁动势在空间正弦分布。

(4)铁心涡流、饱和及磁滞损耗忽略不计。

在满足上述理想电动机假设条件下，经推导可得异步电动机在静止坐标系下的数学模型。

15-基于Matlab_Simulink的直接转矩控制系统仿真研究

【１０８】第３２卷第１期２０１０－１
（７）
３．２．２磁链与转矩滞环调节模块
磁链允许容差通过定义施密特触发器的上下触发点来设置，输出ｓｆ（０或１）即磁链滞环调节器的输出状态量。图４所示为定子磁链滞环调节模块。
如图５所示为转矩滞环调节子系统，其中ωｒ、ωｒ＊分别为观测所得转速和给定转速参考值，将其ＰＩ调节后得到给定转矩和实际转矩。转矩滞环调节的输出状态量ＳＴ有两种状态值，分别为１和０，将ＰＩ调节得到的给定转矩和实际转矩的差值与容差逻辑比较，即可得到ＳＴ的值，在查电压矢量最优开关表时
从图６圆形磁链轨迹可明显看到电压矢量在
图７相电流波图８电磁转矩曲线
图６圆形磁链轨迹
图９电机转速曲线【下转第１７２页】
第３２卷第１期２０１０－１【１０９】
西门子重磅出击亚洲版ＳＰＳ —— ＳＩＡＦＧＵＡＮＧＺＨＯＵ
ＳＩＡＦＧＵＡＮＧＺＨＯＵ中国广州国际工业自动化技术及装备展览会，是全球最大自动化展—— “ＳＰＳ／ＩＰＣ／ＤＲＩＶＥＳ电气自动化展”与华南著名工控展——“ＣＨＩＦＡ中国（广州）国际工业控制自动化及仪器仪表展”在中国的完美结合，２０１０年３月８～１１日在广州琶洲展馆举办。经过资源整合，展会将借鉴ＳＰＳ成功办展经验和营销模式投入运行。
直接转矩控制与矢量控制的区别是，它不是通过控制电流、磁链等变量间接控制转矩，而是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制［３］。该技术采用Ｂａｎｇ－Ｂａｎｇ控制从而可得到快速的转矩响应，并且由于控制性能不受转子参数影响，所以可提高系统鲁棒性，省去了旋转变换和电流控制，则可简化控制器的结构。

三相异步电动机直接转矩控制系统仿真报告

三相异步电动机直接转矩控制系统仿真报告 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998三相异步电动机直接转矩控制系统仿真报告摘要：利用直接转矩控制( DTC )理论，研究异步电动机直接转矩控制调速系统的基本组成和工作原理，建立了异步电动机直接转矩控制系统的仿真模型。

利用MATLAB /Simulink软件对异步电动机直接转矩控制系统进行建模和仿真。

结果表明: DTC系统具有动态响应速度快、精度高、易于实现的优点。

仿真结果验证了该模型的正确性和该控制系统的有效性。

关键词：异步电机；直接转矩控制； MATLAB仿真1 引言自从20世纪70年代矢量控制技术发展以来，交流拖动技术就从理论上解决了交流调速系统在静动态性能上与直流调速系统相媲美的问题。

所谓矢量控制，就是将交流电动机模拟成直流电动机来控制,通过坐标变换实现电机定子电流的励磁分量和转矩分量的解耦，然后分别独立控制，从而获得高性能的转矩和转速响应特性。

直接转矩控制(Direct Torque Control DTC)是在矢量控制基础之上发展起来的，是继矢量控制以后提出的又一种异步电动机控制方法。

其思路是把异步电动机和逆变器看成是一个整体，采用电压矢量分析方法直接在静止坐标系下分析和计算电动机的转矩和磁链，通过磁链跟踪得出PWM逆变器的开关状态切换的依据从而直接控制电动机转矩"与矢量控制相比，直接转矩控制的主要优点是:在定子坐标系下对电动机进行控制，摒弃了矢量控制中的解藕思想，直接控制电动机的磁链和转矩，并用定子磁链的定向代替转子磁链的定向，避开了电动机中不易确定的参数(转子电阻)"由于定子磁链的估算只与相对比较容易测量的定子电阻有关，所以使得磁链的估算更容易、更精确，受电动机参数变化的影响也更小"此外，直接转矩控制通过直接输出转矩和磁链的偏差来确定电压矢量，与以往的调速方法相比，它具有控制直接!计算过程简化的优点"因此，直接转矩控制一问世便受到广泛关注，目前国内外围绕直接转矩控制的研究十分活跃。

三相异步电机直接转矩控制系统DTC仿真

目录摘要 (I)1 设计总体思路 (1)1.1主电路的设计 (1)1.2 基本原理 (1)2 单元电路设计 (3)2.1 直接转矩控制系统模型 (3)2.2 转速控制器 (4)2.3 直接转矩控制器 (4)2.4 转矩和定子磁链的计算 (5)2.5 磁通和转矩滞环控制器 (6)2.6 磁链选择器 (6)2.7 开关表 (7)2.8 开关控制模块 (8)3 实验仿真、实验波形记录及分析 (9)4 总结 (12)5 附录 (13)参考文献 (14)1 设计总体思路1.1主电路的设计直接转矩控制系统简称DTC(Direct torque control)系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。

在他的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电动机的电磁转矩，因而得名。

直接转矩控制系统的基本思想是根据定子磁链幅值偏差s ψ∆的正负符号和电磁转矩偏差e T ∆的正负符号，再根据当前定子磁链的矢量s ψ所在的位置，直接选取合适的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。

系统主电路如图1.1所示，由三相不控桥、交流母线、三相逆变器和异步电机组成，2812DSP 的脉冲信号控制全控器件的导通。

图1.1 系统主电路图1.2 基本原理直接转矩控制系统的原理结构如图1.2示，途中的A R ψ和ATR 分别为定子磁链调节器和转矩调节器，两者均采用带有滞环的双位式控制器，他们的输出分别为定子磁链幅值偏差s ψ∆的符号函数sgn(s ψ)和电磁转矩偏差e T 的符号函数sgn(e T ∆)，如图1.2所示。

图中，定子磁链给定*s ψ与实际转速ω有关，在额定转速以下，e T ∆保持恒定，在额定转速以上，*s ψ随着ω的增加而减小。

P/N 为给定转矩极性鉴别器，当渴望的电磁转矩为正时，P/N=1，当渴望的电磁转矩为负时，P/N=0，对于不同的电磁转矩期望值，同样符号函数sgn(e T ∆)的控制效果是不同的。

按定子磁链定向控制直接转矩控制系统仿真

按定子磁链定向控制直接转矩控制系统仿真要实现按定子磁链定向控制的直接转矩控制系统,还必须获得定子磁链和转矩信号,现在实用系统中,多借助定子磁链和转矩的数学模型,实时计算磁链的幅值和转矩.下面给出按定子磁链定向的直接转矩控制系统各部分环节的仿真模型.1.主电路的建模和参数设置在按定子磁链控制的直接转矩控制系统中,主电路是由直流电源,逆变器,交流电动机模块等组成.对于逆变器,可以采用电力电子模块组中选取”universal bridge”模块，取臂数为3，电力电子元件设置为IGBT/Diodes.交流电机取machines库中的Asynchronous Machine Si units 模块，参数设置为交流异步电动机，电压为380v,50hz, Rs=0.435 ,Rr=0.816,Llr’=0.002H,Lls=0.002H,Lms-=0.06931H，极对数为2。

直流电压参数为380v.控制电路模型和参数设置脉冲发生器建模。

由直接转矩控制的工作原理可知，此系统采用电压空间矢量控制的方法，当电机转速较高，钉子电阻造成的压降可以忽略时，其定子三相电压合成空间矢量us和定子磁链幅值Ψm的关系为us≈ddt(Ψme jw1t)=jw1Ψme jw1t=wΨme j(w1t+∏2)1公式表明电机旋转磁场的轨迹问题可以转换为电压空间矢量的运动轨迹问题。

在电压空间矢量控制时有八个工作状态，开关管VT1，VT2，VT3，导通，VT2，VT3，VT4导通VT3，VT4，VY5导通等，为了叙述方便，依次用电压矢u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8表示，其中u7,u8为零矢量。

从直接转矩控制原理可以知道脉冲发生器的作用在ΔTe,ΔΨ,都大于零时按照等顺序依次导通开关管，故采用六个PWM模块，参数设置为峰值为1，周期为0.002，脉冲宽度为50。

但六个PWM模块的延迟时间分别设置为0，0.0033，0.0066，0.0099，0.0165。

三相异步电动机直接转矩控制(DTC)系统仿真

1 直接转矩控制简介直接转矩控制（Direct Torque Control——DTC），国外的原文有的也称为Direct self-control——DSC，直译为直接自控制，这种“直接自控制”的思想以转矩为中心来进行综合控制，不仅控制转矩，也用于磁链量的控制和磁链自控制。

直接转矩控制与矢量控制的区别是，它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量控制，其实质是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。

这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能。

直接转矩控制系统的主要特点有：（1）直接转矩控制是直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。

（2）直接转矩控制的磁场定向采用的是定子磁链轴，只要知道定子电阻就可以把它观测出来。

（3）直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析三相交流电动机的数学模型和控制各物理量，使问题变得简单明了。

（4）直接转矩控制强调的是转矩的直接控制效果。

直接转矩控制技术用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Band-Band）产生PWM 波信号，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。

它省去了复杂的矢量变换与电动机的数学模型简化处理，没有通常的PWM 信号发生器。

它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。

2 直接转矩控制的理论基础2.1直接转矩控制的原理ψ的正负符号和电磁直接转矩控制系统的基本思想是根据定子磁链幅值偏差ΔSψ所在位置，直接选取合适的转矩偏差ΔTe的正负符号，再依据当前定子磁链矢量S电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩和定子磁链的控制。

直接转矩控制是为电压源型PWM逆变器传动系统提出的一种先进的转矩控制技术，基于该技术的传动系统性能可与矢量控制的异步电动机传动系统性能相媲美。

直接转矩控制

NANCHANG UNIVERSITY题目：直接转矩系统仿真学院：信息工程学院系自动化专业班级：控制科学与工程学生姓名：刘涛学号：************ 任课教师：***日期：2014年5月18日直接转矩控制技术仿真分析1直接转矩控制的基本原理及特点与规律直接转矩控制系统简称DTC（Direct Torque Control）系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另外一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。

在它的转速环里面利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因此而得名为直接转矩控制。

1.1直接转矩控制系统原理与特点如图1-1为直接转矩控制的原理框图，和VC系统一样，它也是分别控制异步电动机的转速和磁链，转速调节器ASR的输出作为电磁转矩的给定信号*T，在*T后面设置转矩控制内环，它可以抑制磁链变化对于转矩的影响，从而使得转速和磁链系统实现解耦。

因此，从整体控制结构上来看，直接转矩控制（DTC）系统和矢量控制系统（VC）系统是一致的都获得了较高质量的动态性能以及静态性能。

图1-1直接转矩控制系统图的幅值从图中中可以看出，直接转矩控制系统，就是通过使定转子磁链s保持恒定，然后选择合理的零矢量的作用次序和作用时宽，以调节定子磁链矢量的运动速度，从而改变磁通角的大小，以实现对电机转矩的控制。

在直接转矩控制技术中，其基本控制方法就是通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，控制定子磁链走走停停，以改变定子磁链的平均旋转速度的大小，从而改变磁通角的大小，以达到控制电动机转矩的目的。

直接转矩控制作为一种交流调速的控制技术具有以下特点：①直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，直接控制电机的磁链和转矩。

它不需要将交流电动机和直流电动机做比较等效简化，不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型，它省掉了矢量旋转变换等复杂的变换与计算。

因此，它所需要的信号处理工作特别简单，所用的信号使观察者对于交流电动机的物理过程能够做出直接和明确的判断。

直接转矩控制系统的性能仿真分析

直接转矩控制系统的性能仿真分析
直流矩控制系统性能仿真分析报告
本报告旨在对直流矩控制系统性能进行仿真分析，以了解其功能和使用特性。

首先，我们通过外部电源来模拟控制系统输入信号。

电源通过两个可调电容来模拟直流矩控制系统中的传感器信号。

接着，把一个电子放大器接到控制元件来模拟控制算法，将振荡的控制方程单元生成一系列的参考电位。

这些参考电位作为输入进入控制系统，通过比较和调整供电电流从而控制测量精度和延迟。

模拟实验结果显示，系统能够有效地通过调节输出信号来控制电流和负载的变化，实现较高的测量精度和低的延迟。

在各种不同的测试条件下，系统也表现出了很好的稳定性和可靠性。

此外，实验结果还表明，当信号被扰动时，系统也能够快速恢复原有的控制水平。

因此，经过对直流矩控制系统性能的仿真分析，证明该系统能够在满足性能要求的前提下有效地实现复杂任务的控制。

然而，这种系统也存在一些局限性，如传感器的灵敏度较低、非线性控制算法的非稳定性等。

本报告根据直流矩控制系统的性能仿真实验结果，得出结论，该系统实施控制任务时，能够保持较高的精度和较低的延迟，且具有较好的可靠性和稳定性。

但是，同时也存在一些局限性，需要在今后的设计和研究过程中进一步改进。

总之，仿真结果表明，直流矩控制系统具有较高的精度、较低的延迟、良好的稳定性和可靠性，能够满足控制任务的要求。

基于MATLAB的直接转矩控制系统的仿真研究

本科毕业设计论文题目基于MATLAB的异步电机直接转矩系统的仿真研究专业名称学生姓名指导教师毕业时间毕业任务书一、题目基于MATLAB 的异步电机直接转矩控制系统的仿真研究二、指导思想和目的要求通过毕业设计，加深对所学自动控制原理，电力电子，电机学等的基本原理的掌握及应用，了解异步电机直接转矩控制系统的仿真研究以及MATLAB 相关工具箱进行建模仿真等方面知识，掌握异步电机直接转矩控制系统的仿真研究的工作原理及构成，为今后的学习工作打下一定的基础。

三、主要技术指标重点分析掌握异步电机直接转矩控制系统，然后对其进行MATLAB 的仿真，通过修改系统各部分的参数，可以输出稳定的波形。

根据示波器输出结果，对系统的性能进行分析。

四、进度和要求1.. 准备阶段；完成开题报告与外文翻译第1周 ~ 第2周2. 完成总体设计方案的论证并撰写开题报告第3周 ~ 第4周3. 分析异步电机直接转矩控制系统第5周 ~ 第7周4. 提出异步电机直接转矩控制系统的性能指标、控制原则和控制要求，制定控制系统的控制策略和方法第8周 ~ 第9周5. 建立系统的数学模型及仿真模型，系统运行性能仿真分析第10周~第12周6. 完成论文撰写第13周~第15周7. 准备答辩第16周五、主要参考书及参考资料[1]卢京潮．自动控制原理．西安：西北工业大学出版社，2010[2]谢鸿鸣，陈伯时.异步电机定子磁链的间接观测方法[J].电气传动，1999[3]刘贤兴等．电力拖动与控制．北京：机械工业出版社，2004[4]程宪平．机电传动与控制．武汉：华中科技大学出版社，2003[5]罗飞等．电力拖动与运动控制系统．北京：化工工业出版社，2007[6]洪乃刚．电力电子和电力拖动系统的MATLAB 仿真．北京：化工工业出版社，2007设计论文[7]李夙．异步电动机直接转矩控制.北京：机械工业出版社，1994[8]别红波，徐中．基于MATLAB的异步电机无速度传感器直接转矩控制的仿真研究.[9]李永东．交流电机数字控制系统.[M]北京：机械工业出版社，2002[10]薛定宇，陈阳泉．基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用. 北京：清华大学出版社，2002[11]孟庆春，叶锦娇，郭凤仪．异步电动机直接转矩控制系统的改进方案. [J]．中国电机工程学报，2005，25（13）：118–122[12]陈伯时.交流调速系统.[M].电气自动化新技术丛书.北京:机械工业出版社2005[13]尔桂花，窦曰轩编著.运动控制系统.[M].北京:清华大学出版社，2002[14]王君艳.交流调速.[M].北京:高等教育出版社，2003[15]王康.异步电动机直接转矩控制系统的研究与实现.沈阳:东北大学，2004[16]甄鹏.异步电机直接转矩控制系统改善低速性能的研究.湖南:中南大学，2005[17]李武君，阮毅.异步电机直接转矩控制系统中的定子磁链观测模型.[J].上海市电机工程学会，2006学生指导教师系主任摘要在交流调速中，直接转矩控制以思想新颖、结构简单、控制手段直接和动态特性优良的特点成为了该领域的研究热点。

直接转矩控制系统仿真实验

直接转矩控制系统仿真实验田望同（江南大学物联网工程学院，江苏省无锡市）摘要：随着电力电子及数字信号处理技术的进步，变频调速技术得到了飞速的发展。

直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型、高性能技术。

与矢量控制相比较，省去了复杂的矢量变化、克服了矢量控制系统对电机转子参数的依赖性等缺点，具有转矩响应快、控制结构简单、易于实现全数字化的特点。

本文介绍了异步电机直接转矩控制的基本原理和系统的基本构成，在此基础上，通过Matlab／Simulink建立了各个模块的仿真模型，构建了直接转矩控制仿真系统，对直接转矩控制方法的特点及其存在的问题进行了仿真分析研究，验证了直接转矩控制系统的可行性.关键词：直接转矩控制;异步电机;Matlab/Simulink仿真Simulationexperiment ofdirect torque controlsystemTianwangtong（Jiangnan University，School of Internet of Things Engineering）As the electric electronic and digital signal processor technologyprogresses，the adjustable—speed technology with variable frequency has a rapidlydevelopment．The Direct Torque (DTC)followingV ector Control is a new typeand high performance technology．Compare with V ector Control Which has complicatedcoordinate transformation and strong dependency of rotor parameters，the DTCtechnique of induction motors is known to have a simple control structure、fast torqueresponses and easy to implement．The basic principle and structure of DTC have been introduced，on this ground，UsingMatlab／Simulink build the simulation models which form the whole DTC simulationsystem．Then，DTC method prove to be of feasibility according to study and analyze thecharacteristic of the simulation system．.Keywords:Direct torque control; Induction motor ;Matlab/Simulink1引言（Introduction）直接转矩控制变频调速技术是用空间矢量分析方法，在二相静止坐标系下计算、控制异步电动机的磁链和转矩，采用两点式调节产生<=.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。

(完整word版)异步电动机直接转矩控制系统仿真

现代电力传动及其自动化—课程作业异步电动机直接转矩控制系统仿真1、直接转矩控制系统的基本思想直接转矩控制系统简称 DTC ( Direct Torque Control) 系统，在它的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因而得名。

直接转矩控制是标量控制。

它借助于逆变器提供的电压空间矢量，直接对异步电动机的转矩和定子磁链进行二位控制，也称为砰-砰（bang-bang ）控制。

三相异步电动机电磁转矩表达式为:))()((m e t t K T r s ΨΨ⨯=)(sin m t K r s θψψ= (1.1)r s ψψ、分别为定子、转子磁链的模值，)(t θ为定子、转子磁链之间的夹角，称为磁通角。

对式（1.1）分析，电磁转矩决定于定子磁链和转子磁链的矢量积，即决定于两种幅值和其间的空间电角度。

若r s ψψ、是常数,改变转矩角可改变转矩。

而且Ψr 的变化总是滞后于Ψs 的变化。

但是在动态过程中，由于控制的响应时间比转子的时间常数小得多，在短暂的过程中，就可以认为Ψr 不变。

可见只要通过控制保持Ψs 的幅值不变，就可以通过调节转矩角来改变和控制电磁转矩，这是直接转矩控制的基本原理。

图1.1 直接转矩控制系统原理图ω在定子两相静止坐标系下，根据磁链给定值与异步电机的实际磁链观测值相比较得到磁链误差，进而确定磁链的调节方向，根据给定的电磁转矩值与异步电机的实际电磁转矩观测值相比较得到转矩误差，进而确定转矩的调节方向，然后根据定子磁链信号、转矩信号以及定子磁链所在位置确定选择合适的电压空间矢量，从而确定三相电压源逆变器的开关状态，使异步电机的电磁转矩快速跟踪外部给定的电磁转矩值。

由图1.1得直接转矩控制系统仿真结构框图，如图1.2所示。

图1.2 直接转矩控制系统仿真结构框图2、单元模块说明2.1 定子电压与定子电流的三二变换三相/两相变换矩阵如式（2.1），其仿真结构框图如图2.1所示。

⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=2323212113223c（2.1）图2.1 三相/两相变换矩阵仿真结构框图2.2 磁链估算模型经计算得定子磁链计算公式为（2.2）（2.3）（2.4），结构框图如图2.2、2.3所示。

05 异步电机直接转矩控制(DTC)系统仿真实验

异步电机直接转矩控制(DTC) 系统仿真实验
电气与信息工程学院 2019年6月
教学内容： 1. 直接转矩控制原理分析 2. 仿真实验模型的搭建 3. 仿真实验结果的分析
1. 直接转矩控制原理分析
基本直接转矩控制系统
1. 直接转矩控制原理分析
直接转矩控制系统原理结构图
1. 直接转矩控制原理分析
Байду номын сангаас
2. 仿真实验模型的搭建
3. 仿真实验结果的分析
空载起动和加载过程的转速(上)、电磁转矩(中)、定子磁链(下) 7
3. 仿真实验结果的分析
转速(上)、电磁转矩(中)、定子磁链(下)的局部放大图 8
课后练习
将DTC系统与VC系统的仿真结果作比较，进一步地分析、总结出两种控制系统的性能特点。
谢谢！

直接转矩控制调速仿真

直接转矩控制调速系统一.直接转矩控制的基本思路与前面的矢量控制调速不同，矢量控制模仿直流电动机的调速方法，采用磁场定向以及反复的坐标变换使得转矩磁链解耦，实现分别单独控制。

直接转矩控制不需要复杂的坐标变换，它强调的是转矩的直接控制效果。

要想控制电磁转矩，就需要知道电磁转矩与哪些因素有关，以及这些因素的变化对电磁转矩有什么样的影响。

由统一电机理论可知，异步电动机的电磁转矩等于定子磁链矢量、转子磁链矢量或合成磁链矢量中任意两者的矢量积，即电磁转矩可以表示为定子磁链矢量与转子磁链矢量的矢量积。

转子磁链矢量的幅值由负载决定，现在我们只需要保持定子磁链幅值不变，改变两矢量间的角度大小就可以达到调节转矩的目的了。

在直接转矩控制中引入了空间电压矢量的概念。

按照一定的顺序、时间依次给电动机加上空间电压，在忽略定子电阻的影响下，那么定子磁链的轨迹就是六边形，每个边称为磁链的的一个扇区。

在某个扇区内，加上特定的电压矢量就会使定子磁链沿边旋转，此时定转子磁链矢量间角度加大，转矩加大，当加上另外一些电压矢量时，就会使得它们之间的角度变小，转矩变小。

通过这样在每个扇区内不断施加相应的电压矢量就能达到控制转矩的目的。

当然这是最简单的一种情况，没有考虑到磁链的调节，但却大致上描述了直接转矩控制的基本思路。

二．直接转矩控制的MATLAB仿真下面是系统仿真模型图：图1 直接转矩控制仿真模型图以下是仿真模型中的各个模块以及功能介绍图2 转矩磁链模型单元如图2所示，转矩磁链模型的功能是在定子坐标系下计算出电动机的定子磁链幅值、空间中所处的位置，同时计算出电磁转矩的表达式，以便对转矩进行反馈控制。

图3 扇区选择单元扇区选择单元根据前面转矩磁链模型单元输出的定子磁场的角度信息，确定定子磁场当前所处的扇区，扇区决定了该选用哪些空间电压矢量。

图4 转速调节器环节转速调节器将转速实际值与给定值进行比较，经过PI调节器之后输出转矩给定值。

PI调节器的参数为比例系数为15，积分比例系数为1，输出限幅为120.图5 转矩磁链比较输出单元这个单元的作用是将转矩、磁链的实际值与给定值进行比较，根据它们的差值输出不同的控制信号，再结合扇区选择的信号选择适合的空间电压矢量，以控制转矩、磁链在一定得范围之内。

感应电机直接转矩控制系统仿真分析

感应电机直接转矩控制系统仿真分析
原理简介
由于直接转矩控制是基于静止坐标系的，因此采用由于直接转矩控制是基于静止坐标系的，因此采用α-β坐标坐标系上的数学模型。如下所示。系上的数学模型。如下所示。电压矩阵方程：电压矩阵方程：
磁链方程：磁链方程：
电磁转矩方程：电磁转矩方程：
具有鲁棒性强、不同于矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响应速度快、控制结构简单等优点，响应速度快、控制结构简单等优点，它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题，矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题，主要缺点是在低速时转矩脉动大。主要缺点是在低速时转矩脉动大。
原理简介
系统模型结构如下：系统模型结构如下：
感应电机直接转矩控制系统仿真分析
原理简介
根据要求搭建仿真模型如下：根据要求搭建仿真模型如下：
感应电机直接转矩控制系统仿真分析
原理简介
由仿真模型可得转速曲线如下：由仿真模型可得转速曲线如下：
感应电机直接转矩控制系统仿真分析
原理简介
电流波形如下：电流波形如下：
感应电机直接转矩控制系统仿真分析
原理简介
如图为直接转矩控制系统整体结构图。如图为直接转矩控制系统整体结构图。
感应电机直接转矩控制系统仿真分析
原理简介
如上图中可以看出，直接转矩控制系统，如上图中可以看出，直接转矩控制系统，就是通过使定转子磁链幅值保持恒定，子磁链幅值保持恒定，然后选择合理的非零矢量和零矢量的作用次序和作用时宽，以调节定子磁链矢量的运动速度，用次序和作用时宽，以调节定子磁链矢量的运动速度，从而改变磁通角的大小，以实现对电机转矩的控制。变磁通角的大小，以实现对电机转矩的控制。在直接转矩控制技术中，技术中，其基本控制方法就是通过电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度，控制定子磁链走走停停，链的旋转速度，控制定子磁链走走停停，以改变定子磁链的平的大小，从而改变磁通角的大小，均旋转速度的大小，从而改变磁通角的大小，以达到控制电动机转矩的目的。动机转矩的目的。

异步电动机直接转矩控制系统的仿真设计

一、绪论1、电机调速技术的发展概况电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在工农业生产、国防、科技及社会生活等各个领域发挥着重要的作用。

根据采用电流制式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。

历史上最早出现的是直流电动机，并且由于直流电动机转速的调节性能和转矩的控制性能比较理想，直流传动系统一直在变速传动系统中占主导地位。

但是由于直流电动机本身结构上具有的机械换向器和电刷而使这种传动存在如下缺点：①、直流电机的机械换向器由很多铜片组成，铜片之间有云母片隔离绝缘，因此制造工艺复杂，费时费料，增加了直流电机的成本。

②、换向器的换向能力限制了直流电机的容量和速度。

③、电刷火花和环火限制了直流电机的安装环境，易燃、易爆、多尘以及环境恶劣的地方不能使用直流电机。

④、直流电机的大部分功率（除励磁以外）都是通过换向器流入电枢的，转子发热多，电机效率低。

⑤、换向器和电刷易于磨损，需要经常更换。

这样就降低了系统的可靠性，增加了维修和保养的工作量。

虽然存在以上的缺点，但是在19世纪80年代以前直流传动是唯一的传动方式。

1885年随着交流鼠笼型异步电动机问世，虽然控制比较复杂，但其结构简单、成本低、安装环境要求低，适于易燃、易爆、多尘的条件。

尤其是在大容量、高转速应用领域，备受人们青睐。

改变异步电动机转速有以下三种方法：①、改变电机本身的参数，极对数来调速，由于制造工艺和本身结构所限一般情况下只有两三种极对数变换，不能做到连续的调速，调速范围有限。

②、改变定子电压(改变电源电压或定子串阻抗)，或绕线型电动机转子串电阻，或带转差离合器地异步电机调节励磁电流都可实现变转差率调速。

但是电机地损耗与转差率s成比例地增大，效率随转速的降低而讲的，山于电机在高转差低转速卜运行特性恶化，使实际可行地调速范围受到限制。

③、连续地改变电源频率，虽然可以十分理想地实现交流电动机地无级调速，但这要有一套变频电源，在60年代大功率半导体变频装置问世之前，代价很大。

直接转矩控制基本原理和仿真研究报告

直接转矩控制的基本原理和仿真研究摘要：直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后，在交流传动领域内发展迅速的一种高性能调速技术，该控制方法以其思路新颖、结构简单及性能良好等优点引起了广泛关注和研究。

与矢量控制技术不同，直接转矩控制技术采用定子磁场定向，直接将磁通和电磁转矩作为控制量，对电磁转矩的控制更加简捷快速，提高了系统的动态响应能力。

由于直接转矩控制技术本身的固有优势，使直接转矩控制的理论研究和技术开发越来越受到重视，进展的步伐也越来越快。

本文将直接转矩控制技术应用于异步电机中，从异步电机的数学模型岀发，介绍了直接转矩控制技术的基本理论。

在深入剖析原理的基础上将直接转矩算法模块化，在Simulink环境下建立了异步电机直接转矩近似圆形磁链控制系统仿真模型。

仿真结果表明，直接转矩控制技术动态响应能力快，控制方法直接，但是低速性能较差，低速状态下存在转矩脉动过大，定子电流畸变严重等缺点。

关键字：直接转矩控制，异步电机，simulinkThe Basic Principle and Simulation Study of DirectTorque ControlKong Fei,Ye Zhe n, Shao Zhuyu<Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu, 214000, P. R. China )Abstract: Direct Torque Control (DTC> technology is a high-speed technology in the field of AC drive following the technique ofvector control and it has rapid development in recent years.This control strategy attracts wide attention and research for its novel idea, simple structure and good performance. Differ from the vector control technologies, DTC technology uses the stator flux orientation and directly makes the flux and electromagnetic torque as the control volume, therefore the control of the electromagnetic torque is simple and fast, the system dynamic response capability is improved. Due to the inherent advantages of DTC technology, its theoretical research and technological development is receiving increasing attention, also the pace of progress faster and faster.In this article, we make direct torque control techniques applied to asynchronous motors. From a mathematical model of induction motor starting, introduced the basic theory of DTC technology. Based on depth analysis of the basis and principles, we module the DTC algorithm. In the Simulink environment, the asynchronous motor direct torque control system of quasi-circular flux simulation model is established. Simulation results show that the DTC technologies has fast dynamic response capability and directly control method, but the low-speed performance is poor, such as torque ripple is too large in low speed state and the stator current distortion is serious. Key words:direct torque control (DTC>,asynchronous motor,simulink1前言直接转矩控制技术作为一种新颖的电机控制策略，基本思想就是直接将电磁转矩作为被控制量，与矢量控制相比，无需进行复杂的坐标变换，对电机的控制更加快捷迅速，控制系统的动态响应能力得到进一步提高。

直接转矩控制系统的Matlab建模与仿真

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电气传动２０１１年第４１卷第１期
张令霞，等：直接转矩控制系统的Ｍａｔｌａｂ建模与仿真
子坐标系上，异步电机的数学模型为磁链方程
ｓｓｓ（ｕｉＲｓ）ｄｔ λ ｓｓｓ α＝ α－ α
张令霞，张兴华（）南京工业大学自动化学院，江苏南京２１０００９
／为解决传统的对控制系统建模方法复杂的问题，给出一种基于ＳｉｍｕｌｉｎｋＰｏｗｅｒＳｓｔｅｍＢｌｏｃｋｓ的摘要：ｙ异步电机空间矢量脉宽调制直接转矩控制系统的建模方法。采用结构化和模块化的设计方法，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和Ｐ建立了异步电机直接转矩控制变频调速系统的仿真模型。详细介绍了各子模块的组成、功能及构造ＳＢ，方法。该仿真模型可以真实地模拟实际系统，实现简单，便于修改。仿真和理论分析的结果一致，验证了该建模方法的可行性和有效性。关键词：异步电机；直接转矩控制；空间矢量脉宽调制；建模；仿真中图分类号：ＴＭ３４３．２；ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ
１引言
交流异步电机具有结构简单、可靠性高，宽调速范围和价格低廉等优点，广泛应用于现代交流传动系统。然而，异步电机又是一个多变量、强耦合、参数时变的非线性对象，很难对其进行高性能
］１－３。近年来，随着电，实现对电机输出转矩的控制。具有转矩动态响应快，控制算法简单和鲁棒性强的特点。本文研究基于空间矢量脉宽调制（ＳＶＰ－

基于Matlab_Simulink的直接转矩控制仿真系统_唐湘越

摘要：直接转矩控制技术是一种具有优良静、动态性能的交流电机控制技术。

文章介绍了直接转矩控制技术的基本原理，并采用Matlab/Simulink 软件对直接转矩控制仿真系统进行了建立，通过对仿真系统的建立和仿真结果的分析，能为后续工作中正确建立硬件系统和编写软件应用程序具有指导意义，从而大大缩短了系统开发的时间，为下一步直接转矩控制的成功实现提供了基础。

关键词：直接转矩控制；异步电机；模型参考自适应；仿真系统中图分类号: TP391.9 文献标识码: A 文章编号：1673-1131(2010)01-043-04 一、直接转矩控制系统的基本原理直接转矩控制方法是1985年由德国鲁尔大学的Depen-brock 教授首次提出的，它是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型交流变频调速技术。

直接转矩控制是根据给定的电磁转矩指令与交流电机的实际电磁转矩观测值相比较得到转矩误差，确定转矩的调节方向，然后根据定子磁链的大小与相位角确定选择合适的定子电压空间矢量，从而确基于Matlab/S imulink的直接转矩控制仿真系统唐湘越/大连交通大学（大连·116028）The direct torque control simulation system Based on Matlab/SimulinkAbstract: The Direct Torque Control technology is a kind of AC motor control technology which has excellent static and dynamic performance.The article introduces the basic principles of Direct Torque Control technology and set up simulation system of direct torque control using Matlab / Simulink software , through setting up the simulation system and analysising simulation results, it can set up the hardware system correctly and software applications giving the preparation of guidance, thus it reduces system development time greatly and provides the basis for implementation about direct torque control for the next step of success.Key words: Direct Torque Control; Asynchronous motor; model reference adaptive; Simulation System定三相电压源逆变器的开关状态，使交流电机的电磁转矩快速跟踪外部给定的电磁转矩指令值。