Forschung zur direkten Drehmomentregelung eines Induktionsmotors basierend auf MATLAB / Simulink

Forschung zur direkten Drehmomentregelung eines Induktionsmotors basierend auf MATLAB / Simulink

Die Direct Torque Control (DTC) -Technologie ist eine neue Art von Drehzahlsteuertechnologie mit variabler Frequenz, die nach der Vektorsteuertechnologie entwickelt wurde. Es wurde zuerst von dem deutschen Gelehrten M. Depenbrock und dem japanischen Gelehrten I. Takahashi für Asynchronmotoren in den 1980er Jahren vorgeschlagen. Die Theorie der direkten Drehmomentsteuerung des Permanentmagnet-Synchronmotors wird von Zhong vorgeschlagen. L. Rahman MF, Hu YW und andere Gelehrte. Es verwendet die Methode der Weltraumvektoranalyse, um die Drehmoment- und Flussverbindung des Wechselstrommotors direkt im Statorkoordinatensystem zu berechnen und zu steuern. Die Statormagnetfeldorientierung wird verwendet, um das Pulsweitensignal mittels diskreter Zweipunktsteuerung (Band-Band-Steuerung) zu erzeugen. Der Schaltzustand des Wechselrichters wird direkt gesteuert, um eine hohe dynamische Leistung des Drehmoments zu erhalten.

DTC hat die Vorteile einer einfachen Steuerungsstruktur, einer schnellen Drehmomentdynamik, einer geringeren Abhängigkeit von Motorparametern und einer guten Robustheit gegenüber Motorparameteränderungen. Es wird häufig in Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren eingesetzt und spielt eine große Rolle in der industriellen Produktion wie Haushaltsgeräten, der Automobilindustrie und der elektrischen Lokomotiventraktion.

Basierend auf der Analyse des mathematischen Modells eines dreiphasigen Asynchronmotors wird das Steuerprinzip der direkten Drehmomentsteuerung des dreiphasigen Asynchronmotors eingeführt. Das Gesamtsimulationsmodell des Drehmomentsystem für Drehstrom-Asynchronmotoren mit direktem Drehmoment basierend auf der Simulationsplattform MATLAB / Simulink wird erstellt. Ein Simulationsmodell für jede Komponente des Systems. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass das Steuerverfahren die schnelle Verfolgung der Motordrehzahl effektiv realisieren kann. Das System verfügt über eine hohe dynamische und statische Leistung, die die Flussverbindung des Motors und das Drehmoment effektiv reduziert und die Stabilität des AC-Drehzahlregelungssystems verbessert. Staatliche Leistung

1. Mathematisches Modell eines Asynchronmotors

Asynchronmotoren sind hochlineare, nichtlineare und stark gekoppelte multivariable Systeme. Bei der Analyse des mathematischen Modells einer Asynchronmaschine werden daher normalerweise folgende Annahmen getroffen:

(1) Ignorieren Sie die räumlichen Harmonischen, vorausgesetzt, die Dreiphasenwicklungen sind symmetrisch und das resultierende Luftspaltmagnetfeld ist sinusförmig verteilt.

(2) Ignorieren Sie die magnetische Sättigung.

(3) Ohne Eisenverlust.

(4) Die Auswirkungen von Frequenz- und Temperaturänderungen auf die Wicklungen werden nicht berücksichtigt.

Der Asynchronmotor wird auf dem orthogonalen Statorkoordinatensystem unter Verwendung der Raumzeigeranalyse beschrieben. Das mathematische Modell des Motors im Stator-Koordinatensystem besteht aus einer Spannungsgleichung, einer Flussgleichung, einer Drehmomentgleichung und einer Bewegungsgleichung.

2 Prinzip des direkten Drehmoments des Asynchronmotors (DTC)

Das DTC-Verfahren (Direct Torque Control, direkte Drehmomentsteuerung) analysiert das mathematische Modell des Wechselstrommotors direkt im stationären Stator-Koordinatensystem des Raummotors, erstellt ein Algorithmusmodell der Drehmoment- und Flussverbindung, berechnet und steuert das Drehmoment des Wechselstroms Motor und verwendet die Hystereseschleife. Die Steuerung (Bang-Bang-Steuerung) erzeugt ein PWM-Signal und steuert den Schaltzustand des Wechselrichters direkt über die Schaltertabelle, um eine hohe dynamische Leistung des Drehmoments zu erhalten.

Das Grundprinzip besteht darin, die Schalteigenschaften des Spannungswechselrichters voll zu nutzen. Durch ständiges Schalten des Spannungszustands nähert sich die Statorfluxgestänge-Trajektorie dem Kreis, und die Schlupffrequenz wird durch Einfügen des Nullspannungsvektors geändert, um das Drehmoment des Motors zu steuern des Wechselstrommotors wechseln Sie bei Bedarf schnell.

Das direkte Drehmomentsteuerungssystem (DTC) des Asynchronmotors besteht aus einem Wechselrichter, einem dreiphasigen Asynchronmotor, einer Schätzung der Flussverbindung, einer Drehmomentschätzung, einer Schätzung der Rotorposition, einer Schalttabelle, einem PI-Regler und einem Hysteresekomparator. Das Steuersystem berechnet die vom Motor vorgegebene Drehzahl und den tatsächlichen Drehzahlfehler als Ausgang des PI-Reglers als das vom Drehmoment vorgegebene Signal. Gleichzeitig berechnet das System den Motor anhand des Flusskopplungsmodells und des Drehmomentmodells basierend auf den erfassten Drehstrom- und Spannungswerten des Motors. Die Größe der Flussverbindung und das Drehmoment berechnen die Position des Rotors des Motors, die gegebene Flussverbindung des Motors und den Fehler zwischen dem Drehmoment und dem tatsächlichen Wert. Wählen Sie schließlich den Schaltspannungsvektor des Umrichters entsprechend seinem Zustand aus, damit der Motor entsprechend den Steuerungsanforderungen eingestellt werden kann. Abtriebsmoment und schließlich den Zweck der Drehzahlregelung erreichen.