直接转矩控制系统仿真模型的实现和上位机软件的设计
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摘要
直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后交流调速领域中新兴的控制技术，它采用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩和磁链，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式控制产生脉宽信号，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数学模型的简化处理，具有动态反应迅速，结构简单，易于实现等优点。
本篇论文详细介绍了异步电动机直接转矩控制技术的原理，利用MATLAB语言中的SIMULINK模块和电力系统模块库(Power System Blockset)建立了异步电动机直接转矩控制系统的仿真模型。介绍了近年来直接转矩控制的发展以及与其它技术之间的融合。并举例说明了非线性控制理论、神经元网络控制理论、模糊控制理论在直接转矩控制技术中的应用。利用Visual Basic 6.0可视化编程语言对直接转矩控制系统的上位机通信监控程序进行了开发，使其完成了上下位机之间的数据传输，并可以实时地显示下位机传送过来的数据。对异步电动机直接转矩控制系统下位机进行了总体构思和设计，提出了总体设计方案，并对可能出现的问题进行了分析。
The direct torque control theory is a kind of new control method after vector control theory in AC control field. It calculates and controls the torque and the flux of AC electromotor in stator coordinate using the voltage space vector. Adopting the stator magnetism field direction method, it recurs to discrete Pang-pang control producing Pulse Width Modulation signal and controls the switch state of the transductor when better quality steady-state performance is produced. Because complicated vector transform and the math model in AC drive is deduced, the method has the performance of quick reaction and design.
This paper introduces the direct torque control theory in detail and uses SIMULINK and Power System Blockset in MATLAB building the direct torque control simulation model about asynchronous AC drive. It also introduces the development about direct torque control theory and practice about many kinds of control methods in direct torque control theory. For example, the non-linearity theory, nerve network control theory, fuzzy control theory are applied in the direct torque control theory. It uses Visual Basic 6.0 to develop the corresponding and watching program on the upper computer about direct torque control system of asynchronous induction motor. The program can finish the data transfer between the upper computer and lower controller, and show the data from upper controller in real time. It designs simply the lower controller, makes out the whole scheme and analyses some potential problem.
本篇论文详细介绍了异步电动机直接转矩控制技术的原理，利用MATLAB语言中的SIMULINK模块和电力系统模块库(Power System Blockset)建立了异步电动机直接转矩控制系统的仿真模型。介绍了近年来直接转矩控制的发展以及与其它技术之间的融合。并举例说明了非线性控制理论、神经元网络控制理论、模糊控制理论在直接转矩控制技术中的应用。利用Visual Basic 6.0可视化编程语言对直接转矩控制系统的上位机通信监控程序进行了开发，使其完成了上下位机之间的数据传输，并可以实时地显示下位机传送过来的数据。对异步电动机直接转矩控制系统下位机进行了总体构思和设计，提出了总体设计方案，并对可能出现的问题进行了分析。
The direct torque control theory is a kind of new control method after vector control theory in AC control field. It calculates and controls the torque and the flux of AC electromotor in stator coordinate using the voltage space vector. Adopting the stator magnetism field direction method, it recurs to discrete Pang-pang control producing Pulse Width Modulation signal and controls the switch state of the transductor when better quality steady-state performance is produced. Because complicated vector transform and the math model in AC drive is deduced, the method has the performance of quick reaction and design.
This paper introduces the direct torque control theory in detail and uses SIMULINK and Power System Blockset in MATLAB building the direct torque control simulation model about asynchronous AC drive. It also introduces the development about direct torque control theory and practice about many kinds of control methods in direct torque control theory. For example, the non-linearity theory, nerve network control theory, fuzzy control theory are applied in the direct torque control theory. It uses Visual Basic 6.0 to develop the corresponding and watching program on the upper computer about direct torque control system of asynchronous induction motor. The program can finish the data transfer between the upper computer and lower controller, and show the data from upper controller in real time. It designs simply the lower controller, makes out the whole scheme and analyses some potential problem.
引文
[1]陈坚．交流电机数学模型及调速系统．国防工业出版社，1989
[2]李夙．异步电动机直接转矩控制．机械工业出版社，1994
[3]刘竟成．交流调速系统．上海交通大学出版社，1984
[4]刘宗副．电机学．冶金出版社，1980
[5]张志涌．精通MATLAB5.3版．北京航天大学出版社，2000
[6]王福瑞等．单片微机测控系统设计大全．北京航空航天大学出版社，2001
[7]张克彦．MCS-51／196单片机浮点程序和实用程序．北京航空航天大学出版社，2001
[8]王念旭等．DSP基础与应用系统设计．北京航空航天大学出版社，2001
[9]范逸之，陈立元．Visual Basic与RS-232串行通信控制(最新版)．中国青年出版社，2002
[10]张树兵，戴红，陈哲．Visual Basic 6.0中文版入门与提高．清华大学出版社，1999
[11]刘炳文．精通Visual Basic 6.0中文版．电子工业出版社，1999
[12]Roger Jennings，Visual Basic 6数据库开发人员指南．前导工作室译．2000
[13]周绪，韦文斌，曾波，姬彬．SQL Server 7.0入门与提高．清华大学出版社，2000
[14]廖焕霖．跟我学Protel 99电路板设计者必读．冶金工业出版社，2000
[15]清源计算机工作室．Protel 99仿真与PLD设计．机械工业出版社，2000
[16]张小利，陶生桂，沈祥林．交流异步电机育接转矩控制理论的研究．机车电传动．1997，7
[17]孙笑辉，韩曾晋．感应电动机直接转矩控制的模糊神经元网络实现．电气自动化．2001，2
[18]王洪艳，窦曰轩．直接转矩控制系统状态选择器的一种新型设计方法．电气传动自动化．2001，2
[19]张桂新．异步电机直接转矩控制系统的建模与仿真．中小型电机．2001，1
[20]陈特放，刘子建．基于MATLAB／SIMULINK的异步电动机直接转矩控制系统的建模和仿真．机车电传动．1998，2
[21]冯江华，陈高华，黄松涛．异步电机的直接转矩控制．电工技术学报．1999，3
[22]赵金，万淑芸，杨璐，徐波．基于TMS320F240的直接转矩控制系统研究．电力电子技术．2000，10
[23]Cristian Lascu, Ion Boldea, Frede Blaabjerg. A Modified Direct Torque Control for Induction Motor Sensorless Drive. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS. VOL.36.NO.1.JANUARY/FEBRUARY 2000
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