Badania nad bezpośrednią kontrolą momentu obrotowego silnika indukcyjnego na bazie MATLAB / Simulink
Technologia Direct Torque Control (DTC) to nowy rodzaj technologii sterowania prędkością o zmiennej częstotliwości opracowanej po technologii sterowania wektorowego. Został po raz pierwszy zaproponowany przez niemieckiego uczonego M. Depenbrocka i japońskiego uczonego I. Takahashi dla silników asynchronicznych w latach osiemdziesiątych. Teoria bezpośredniego sterowania momentem obrotowym silnika synchronicznego z magnesami stałymi została zaproponowana przez Zhonga. L, Rahman MF, Hu YW i inni uczeni. Wykorzystuje on metodę analizy wektora przestrzeni do obliczania i sterowania momentem obrotowym i sprzężeniem strumienia silnika AC bezpośrednio w układzie współrzędnych stojana. Orientacja pola magnetycznego stojana jest wykorzystywana do generowania sygnału szerokości impulsu za pomocą dyskretnego sterowania dwupunktowego (kontrola pasmowo-pasmowa). Stan przełączania falownika jest sterowany bezpośrednio, aby uzyskać wysoką dynamikę momentu obrotowego.
DTC ma zalety prostej struktury sterowania, szybkiej reakcji dynamicznej momentu obrotowego, mniejszej zależności od parametrów silnika i dobrej odporności na zmiany parametrów silnika. Jest szeroko stosowany w silnikach asynchronicznych i silnikach synchronicznych z magnesami trwałymi i odgrywa ogromną rolę w produkcji przemysłowej, takich jak urządzenia gospodarstwa domowego, przemysł motoryzacyjny i trakcja lokomotyw elektrycznych.
Na podstawie analizy modelu matematycznego trójfazowego silnika asynchronicznego wprowadzono zasadę sterowania układem bezpośredniego sterowania momentem obrotowym trójfazowego silnika asynchronicznego. Opracowano ogólny model symulacji trójfazowego, asynchronicznego, bezpośredniego sterowania momentem obrotowym silnika w oparciu o platformę symulacyjną MATLAB / Simulink. Model symulacyjny każdego komponentu systemu. Wyniki symulacji pokazują, że metoda sterowania może skutecznie realizować szybkie śledzenie prędkości silnika. System charakteryzuje się wysoką dynamiczną i statyczną wydajnością, co skutecznie zmniejsza połączenie strumienia z silnikiem i momentem obrotowym oraz poprawia stabilność układu regulacji prędkości AC. Wyniki państwa.
1. Model matematyczny silnika asynchronicznego
Silniki asynchroniczne są wielowymiarowymi, nieliniowymi i silnie sprzężonymi systemami wielowymiarowymi. Dlatego podczas analizy modelu matematycznego maszyny asynchronicznej zwykle przyjmuje się następujące założenia:
(1) Zignoruj harmoniczne przestrzenne, zakładając, że uzwojenia trójfazowe są symetryczne, a powstałe pole magnetyczne w przestrzeni powietrznej jest sinusoidalnie rozdzielone.
(2) Zignoruj nasycenie magnetyczne.
(3) Z wyłączeniem utraty żelaza.
(4) Nie uwzględnia się wpływu zmian częstotliwości i temperatury na uzwojenia.
Silnik asynchroniczny jest opisany na ortogonalnym układzie współrzędnych stojana przy użyciu analizy wektora przestrzeni. Model matematyczny silnika w układzie współrzędnych stojana składa się z równania napięciowego, równania strumienia, równania momentu obrotowego i równania ruchu.
2 Asynchroniczna zasada bezpośredniego sterowania momentem obrotowym silnika (DTC)
Metoda bezpośredniej kontroli momentu obrotowego (DTC) wykorzystuje metodę analizy wektora przestrzeni do analizy modelu matematycznego silnika prądu zmiennego bezpośrednio w stacjonarnym układzie współrzędnych stojana, konstruuje model algorytmu sprzężenia momentu i strumienia, oblicza i steruje momentem obrotowym przemiennika silnik i używa pętli histerezy. Sterownik (kontrola Bang-Bang) generuje sygnał PWM i bezpośrednio steruje stanem przełączania falownika poprzez tablicę przełączników, aby uzyskać wysoką dynamikę momentu obrotowego.
Podstawową zasadą jest pełne wykorzystanie charakterystyki przełączania inwertera napięcia. Przez ciągłe przełączanie stanu napięcia trajektorię wiązki strumienia stojana zbliża się do koła, a częstotliwość poślizgu jest zmieniana przez wstawienie wektora napięcia zerowego w celu regulacji momentu obrotowego silnika. Szybkość zmiany jest taka, że połączenie strumienia i moment obrotowy silnika AC zmienia się szybko w razie potrzeby.
Asynchroniczny układ bezpośredniego sterowania momentem obrotowym silnika (DTC) składa się z falownika, trójfazowego silnika asynchronicznego, oszacowania sprzężenia strumienia, oszacowania momentu obrotowego, oszacowania położenia wirnika, tabeli przełączników, regulatora PI i komparatora histerezy. Układ sterowania oblicza zadaną prędkość silnika i błąd rzeczywistej prędkości przez wyjście regulatora PI jako sygnał podawany momentem. W tym samym czasie system oblicza silnik za pomocą modelu sprzężenia strumieniowego i modelu momentu obrotowego na podstawie wykrytych wartości prądu i napięcia trójfazowego silnika. Wielkość sprzężenia strumienia i momentu obrotowego, oblicz położenie wirnika silnika, dane połączenie strumienia silnika i błąd między momentem obrotowym a rzeczywistą wartością; w końcu wybrać wektor napięcia przełączającego falownika zgodnie z ich stanem, aby można było dostosować silnik zgodnie z wymaganiami sterowania. Wyjście momentu obrotowego, a wreszcie osiągnąć cel regulacji prędkości.
