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     ;         (减小磁链)
     ;        (减少磁链)
    4.1.2转矩调节器设计
    转矩调节的作用就是实现对转矩的直接控制。利用滞环比较器来实现,为了减少转矩脉动,电磁转矩控制采用三点式调节,引入了零电压矢量。交流电机转矩变换的转速是一个积分环节,只受转矩的影响,不受其他控制量的影响。因此转矩的控制是直接转矩控制系统的关键,转矩调节器的原理如图4.3。
    如图4.3可知,其中 是转矩的给定值, 是转矩的反馈值, 是给定值和反馈值的误差值。原理如下:
        ;            (增加电磁转矩)
     ;            (减少电磁转矩)

    图4.3转矩调节器的原理图

    4.2开关信号选择单元
      对应于空间电压矢量开关信号的选择通过磁链、转矩的两点式调节信号和定子磁链所在的区间,确定所需施加的电压空间矢量,从而将所有状态列表依次列出,最后通过所选空间电压矢量输出开关脉冲信号输出给逆变器。
    4.3异步电机直接转矩控制系统的建模与仿真
    仿真模型如图4.4,电机参数如下:额定功率为3.73KW,额定电压为460V,额定转速为1200r/min;转动惯量为0.02kg•m^2,极对数为2,定子电阻为1.115,转子电阻为1.083,定子电感为5.974mH,转子电感为5.974mH,定转子互感为0.2037H,频率为工频50Hz。
      图4.4  仿真模型图
         各主要仿真环节:
    (1).磁链滞环
    磁链滞环容差由思密特触发器设置,在仿真过程中,可通过设置不同的滞环容差重复仿真,以致达到仿真最佳效果。
    图4.5 定子磁链计算模型
         图4.6定子磁链滞环                  
                         
    (2).磁链环节
     磁链环节采用 模型,将经过3\2变换的定子三相电流电压进行计算,得到转矩T。
                                   图4.7 转矩计算模型           
    (3).转速PI调节器
    由速度反馈得到的值,调机器输出转矩给定Te*.限幅越大,转速超调越大;限幅过小,转矩输出受限,启动时间增加。
    图4.8 PI调节器
    4.4仿真测试
    4.4.1改变磁链滞环容差
    (1)当磁链滞环容差等于0.05Wb时。仿真波形如下图示:
    图4.9 定子磁链轨迹
    图4.12   转速波形
      由仿真图像可知,在电机启动过程中,在P-I调节器作用下,对三相电流、转矩起到放大作用,使转速迅速提高。由于磁链容差为0.05Wb,三相电流与转矩波动较大。转速达到稳定状态时也存在波动。
    (2)当磁链容差为0.02Wb时,仿真结果如下图示:
    由仿真图像可知,降低磁链滞环容差,磁链容差为0.02Wb,三相电流与转矩波动减小,但波动仍存在,转速稳定状态平滑性好。
    (3)磁链滞环容差为0.002Wb时,仿真结果如下图示:
     图4.16 定子磁链轨迹
    图4.17 三相电流波形
    图4.18 转速波形

    图4.19 转矩波形

    由仿真图像可知,再次降低磁链滞环容差,由于磁链滞环容差减小,三相电流、转矩、转速的波动越来越小。
    在改变磁链滞环容差控制过程中,在电机启动过程中,在P-I调节器的作用下,对三相电流、转矩起到放大作用,使得转速迅速提升。通过改变磁链滞环容差,使得磁链脉动减小,磁链轨迹近似为圆形,随着磁链滞环容差的减小,三相电流、转矩的脉动也随之降低,稳态后转速平滑性好。
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