基于Simulink／S函数的直接转矩控制系统仿真研究.doc

基于Simulink／S函数的直接转矩控制系统仿真研究 自动化技术与应用2o06年第25卷第4期工业控制与应用 ndustryControIandApplications 基于Simulink/S函数的直接转矩 控制系统仿真研究 黄志武,刘心昊,年晓红,单勇腾 (中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410075) 摘要:直接转矩控制系统的仿真对于研究直接转矩控制是非常重要的.本文首先介绍了直接转矩控制的基本原理和工作过程.然 后在静止—B参考坐标系下,推导出了基于Simuli,ddS函数的感应电机直接转矩控制系统的仿真模型,并详细介绍了仿真 模型各环节的具体构建过程,最后给出了仿真的结果,仿真结果验证了仿真模型的正确性.该模型具有结构简单,直观,容易 理解和通用性强的优点. 关键词:直接转矩控制;感应电机;仿真;S函数 中图分类号:TH921.51文献标识码:B文章编号:1003.7241(2(x】6)o4.0052.06 SimulationofaDirectTorqueControlSystem basedtheSimuIink/SFunction0nImUlInk/卜U lIIIANGzIli—wu,删xill—llao,NXJao—hong,slYong-teng (SchoolofInformcitionScienceandEngineeringCentialSouthUniversity,ch8ngsh日411X//5,China) Abstract:Inthispaper.thebasicprincipleofDirectTorqueControlisintroduced.Thenthesimulationmodelofthedirecttorquecontrolsystembased onSimulink/Sfunctionisdeducedinthestatica—Breferenceframe,andthemodulesofthesimulationmodelareintroducedindetail.The resultofsimulationisgiven,anditprovesthatthesimulationmodeliscorrect. Keywords:Directtorquecontrol;Inductionmotor;Simulation/Sfunction 1引言 上世纪八十年代初期由德国鲁尔大学教授Depenbrock提出 的直接转矩控制(DirectTorqueControl,简称file)是继矢量控制 技术之后的一种新型的具有高性能的交流调速技术.其特点为 结构简单,对转子参数不敏感,转矩响应迅速.自其诞生以来, 获得了极大的发展,已经成为交流调速的主流. 因为感应电机本身是一个多变量,非线性,强耦合的复杂系 统,耍对它进行分析不是一件容易的事情,而且实物试验要耗费 大量时间与精力,增加了成本,因此对感应电机直接转矩控制系 统进行实物试验研究是非常复杂与困难的,所以对感应电机直 接转矩控制进行仿真研究成为了一个热点.而利用传统的编程 语言如C,Fortran语言对其进行仿真时,编出的语句冗长,调试 收稿日期:2005—09—2l 52ITldT1I叫∞of^I曲m自nonamp;~mtions 时间长,可读可视性低,使用起来很不方便. 由美国TheMathworks公司推出的MA是目前国际上 最流行的科学与工程计算的软件工具,它具有强大的运算能力, 可以实现建模与仿真,数据分析,图象分析等功能.特别是其中 的Simulink工具箱是专为系统仿真开发的交互式软件,具有可 重载,可视化,可封装的优点【l』.目前很多文章都是采用在Sim. ulink中直接用模块搭建系统仿真模型,由于系统的复杂性(如 常微分方程组,开关表等),给模型搭建带来很多不便,整个模型 的可移植性不高.然而Simulink中的s函数却可以用于处理常 微分状态方程组的求解等复杂运算,这样就使得仿真简便,快 捷,可操作性强.本文就是在感应电机静止—p参考坐标系 下,利用Simulink/S函数建立了感应电机直接转矩控制系统的仿 真模型,并进行了全面的仿真实验. 工业控制与应用皇堡皇旦生曼垄堂蔓!塑 dustn,ControIandADDlicats 2直接转矩控制的基本原理 直接转矩控制的核心思想是以转矩为中心来进行磁链,转 矩的综合控制.通过检测电机定子电压和电流,利用空间矢量, 定子磁场定向的分析方法,直接在定子坐标系下分析异步电动 机的数学模型,计算与控制异步电动机的磁链和转矩.它采用 离散的两点式调节器(Band-Band控制),把转矩检测值与转矩给 定值作比较,使转矩波动限制在一定的容差范围内.容差的大 小由频