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感应电机的空间矢量直接转矩控制研究开题报告

 2020-04-15 05:04  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1.感应电机
感应电机是异步电机的一种,由于现在异步电机主要是感应电机,所有现在也有人直接在定义时候将异步电机定义为感应电机,其实异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机.
功率强大的AC感应电机慢慢发展为标准的电机设计类型,其特点是效率高,且价格具诱惑力。美国国家电气制造协会(National Electrical Manufacturers Association, NEMA)已经开发了针对于此的规范,名为NEMA A、B、C和D电机类型,将典型电机特性标准化,如起动电流、转差、转矩点,以适应各种不同的负载应用。
以下是NEMA电机类型的纲要:
类型A:常规起动转矩(通常为额定的150-170%),相应起动电流高。极限转矩是所有NEMA类型中最高的。能在短时间内处理重负荷。转差小于或等于5%。一个典型的应用是注塑机械的电机。
类型B:是AC感应电机中类型最多的电机。它的起动转矩与类型A的相似,但有时还要低,提供较低的起动电流。但是,它在工业应用中锁定转子转矩,仍然允许起动负载。转差小于或等于5%。电机效率和满载功率因素比较高。典型的应用包括泵、风扇、和机床。
类型C:提供高起动转矩(高于类型A和B,通常超过额定的200%)。它常用于驱动重起步负载。这些电机几乎可运行在全速时,而不出现过载。起动电流低。转差小于或等于5%。
类型D:在所有NEMA电机类型中,是能提供最高的起动转矩的电机。起动电流和满载速度低。高转差值(5-13%),电机适用于在电机运行速度中,没有负载变换或没有剧烈变换时,例如调速轮能量存储的机械。不少类型的子分类还包括更宽的转差范围。这种电机类型一般是特殊定制的。这些电机的速度-转矩特性各不相同。定转子转矩(起动转矩)指最小转矩,由转子停止时产生,此时为额定电压和频率。极限转矩是最大转矩,在突然的电机速度降低前产生,出现额定速度(额定电压和频率)。拉升转矩是最小转矩,在电机的速度从停止一直到速度点时产生,此时极限转矩出现。欧洲及全球的电机市场 有不同的电机类型和规范,并由IEC定义。其中一个IEC感应电机类型,名为N类型,运行特性与NEMA的A和B类型有可比之处。系统的运行效率。
2直接转矩控制
(Direct Torque Control#8212;#8212;DTC),国外的原文有的也称为Direct self-control#8212;#8212;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(Direct Torque Control,DTC)变频调速,是继矢量控制技术之后又一新型的高效变频调速技术。20 世纪80 年代中期,德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分别提出了六边形直接转矩控制方案和圆形直接转矩控制方案。1987 年,直接转矩控制理论又被推广到弱磁调速范围。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。直接转矩控制也具有明显的缺点即:转矩和磁链脉动。针对其不足之处,现在的直接转矩控制技术相对于早期的直接转矩控制技术有了很大的改进。
参考文献
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.本课题需要研究的内容:

利用matlab/simulink和simpowersystems,建立采用空间矢量调制实现的感应电机直接转矩控制仿真模型。仿真模型中包括感应电机模型,功率变换器,空间矢量pwm模块,转速控制器和坐标变换模块。进行感应电机的直接转矩控制变频调速仿真,给出相应的仿真结果,并做必要的分析。

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