感应电机直接转矩控制转矩脉动抑制技术研究硕士论文.doc

感应电机直接转矩控制系统的转矩脉动抑制技术研究 分类号 密级 U D C 编号  学 位 论 文 感应电机直接转矩控制系统的转矩脉动抑制技术研究 　　　　 指导教师姓名 　　　　 申请学位级别 工学硕士 学科、专业 检测技术与自动化装置 　　　　 论文提交日期 Research on Torque Ripples Suppression Techniques of Direct Torque Controlled Induction Motor Driving System Dissertation Submitted to Nanjing in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering PAGE II PAGE III 摘 要 直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）是在矢量控制之后提出的一种高性能的交流电机控制方法，具有系统结构简单、转矩的动态响应快和鲁棒性好等优点。传统的直接转矩控制存在较大的转矩脉动，这在很大程度影响了直接转矩控制系统的推广应用。 本文在深入分析直接转矩控制基本原理的基础上，通过对转矩脉动的产生机制的研究，指出了影响转矩脉动的主要因素，包括转矩滞环宽度，采样周期，电压矢量等。通过理论分析和仿真对比，得出了一定工况条件下产生转矩脉动的主要原因。为减小直接转矩控制系统的转矩脉动，分别采用转矩预测控制技术、离散空间矢量调制(DSVM)技术和基于PI调节器的空间矢量调制(SVM)技术来减小系统的转矩脉动。其中转矩预测控制根据转矩的动态误差计算出一个采样周期内的非零电压矢量作用时间，周期剩余时间作用零电压矢量，从而完成周期控制；DSVM-DTC在传统DTC基础上对电压矢量大小进行细分，采用5级转矩滞环比较器，并制定了不同转速下的开关表；SVM-DTC采用磁链和转矩PI调节器分别来代替传统DTC中影响转矩脉动的滞环比较器，利用两个PI调节器输出的参考电压矢量在定子磁链坐标系上的电压分量，并结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术来实现对电机转矩以及磁链的控制。在此基础上，采用MATLAB建立了相应的控制仿真模型，通过仿真比较了三种控制方法的转矩脉动抑制效果。仿真结果表明三种控制技术都能有效地减小转矩脉动，其中离散空间矢量调制技术比转矩预测控制在减小转矩脉动方面作用更明显，且控制方法简单，易于实现。基于PI调节器的空间矢量调制技术转矩脉动抑制效果最为理想，磁链圆轨迹更平滑，系统的调速性能优良。 电机运行试验是在以TMS320F2812为控制芯片，二极管整流桥和IGBT逆变桥组成功率驱动电路的测试平台上进行的，采用C语言编写控制系统的软件。完成了DSVM-DTC运行实验，实验结果表明该方法可有效降低直接转矩控制系统的转矩脉动。 关键词： 感应电机 直接转矩控制 转矩脉动 转矩预测控制 离散空间矢量调制 空间矢量调制 ABSTRACT Direct Torque Control (DTC) which is a high-performance control of induction motor after the Vector Control was put forward, and it has simple system structure, fast response of torque and robust characteristics. However, traditional DTC has high torque ripple, and the further development and application of DTC are set back by this problem. Based on the detailed analysis of the basic principle, after analyzing mechanism of torque ripple in this paper, several main factors that influence torque variation are found, including hysteresis width of torque, sampling perio