一、直接转矩控制系统的建模

 

　　保利得电机厂根据前面定子磁链、转矩控制的原理，可得到直接转矩控制系统的组成，如图1所示。

 

　　图1：异步电机直接转矩控制系统原理图

 

　　根据图1应用MATLAB/SIMULINK的电力系统

 

　　工具箱等搭建实验系统，再根据直接转矩控制的实现过程，用S函数模块以转矩、磁链控制信号和磁链所在扇区作为输入(假设是逆时针旋转)，通过编程实现产生PWM开关控制信号，实现控制目的。

 

　　参数设置：三相异步电机，额定功率5kW，额定电压380V，额定频率50Hz，定子电阻0.435Ω，定子电感2.0mH，转子电阻0.816Ω，转子电感2.0mH，定转子互感69.31mH，转动惯量0.0049kg_m2，摩擦系数为0，磁极对数为2；直流输入电压为220V，电机负载为40Nm，电机转速在0.2s时从900r/min降为600r/min。仿真波形如图2~5所示。仿真结果表明：三相异步电机的电磁转矩响应快，鲁棒性好，在转速变化时，经过很短时间的调整，达到比较稳定的状态；三相定子电流和环球电机转速也比较稳定，在转速变化时，经短时调整，便基本稳定下来；定子磁链轨迹为圆形，控制效果较理想。因此，实验验证了直接转矩控制的可行性和优越性。但是转矩有一定的波动。

 

　　图2：三相异步电机的电磁转矩

 

　　图3：三相定子电流

 

　　图4：电机的转速响应

 

　　图5：定子磁链波形

 

　　二、直接转矩控制系统的改进

 

　　将转矩控制改为三电平控制，如图6所示。TQ=l时需增大转矩；TQ=0时需缓慢减小转矩；TQ=-1时需快速减小转矩。可以推出逆时针旋转时逆变器所需的开关组合矢量表，如表1所示。编制新的S函数，仿真表明电磁转矩可得到一定改善。

 

　　图6：转矩滞环调节器

 

　　表1：直接转矩控制系统优化开关表

 

　　SQ TQ 1 2 3 4 5 6

 

　　1 1 u2(110) u3(010) u4(011) u5(001) u6(101) u1(100)

 

　　 0 u7(111) u0(000) u7(111) u0(000) u7(111) u0(000)

 

　　 -1 u6(101) u1(100) u2(110) u3(010) u4(011) u5(001)

 

　　1 1 u3(010) u4(011) u5(001) u6(101) u1(100) U2(110)

 

　　 0 u0(000) u7(111) u0(000) u7(111) u0(000) u7(111)

 

　　 -1 u5(001) u6(101) u1(100) u2(110) u3(010) u4(011)

 

　　三、结论

 

　　直接转矩控制是一项高性能的东莞电机调速新技术，它能使电机的转矩和定子磁链得到较好的控制，进一步细分转矩的控制电平，可以减少转矩的脉动。今后将做进一步研究。