M A T LAB直接转矩控制

开关状态的选择实现

苗敬利1　刘增环1　马文辉2

1.河北工程学院

2.河北邯郸市农业学校

摘要:详细论述了开关状态选择的基本原理,给出了一种基于M ATLAB的SIM U LINK环境下的开关状态选择的实现方法,并给出了仿真结果。

关键词:开关状态选择　M ATLAB　仿真　直接转矩控制

Realization of the Switch State Selection Based on MATLAB

in the Direct Torque Control

M iao Jing li　Liu Zeng huan　M a Wenhui

Abstract:T his article discuss es the principle of s w itch s tate s election in detail,and gives a method to realiz e the selection of sw itch s tate based on SIM U LINK in M AT LAB,th e res ult can be obtained as w ell.

Keywords:s w itch state selection　M ATL AB　s imulation　direct torque control

1　引言

M ATLAB是一种面向科学与工程的高级语言,它提供的动态仿真工具箱SIM U LINK,是众多仿真软件中最为优秀的一种。它不需要进行数值分析和编程,利用其提供的模块就可以方便地组建系统的仿真平台[1,2]。由于SIM ULINK软件包只包含了一些常规的信号源,对于用户需要的特殊信号源,就需要利用SIM ULINK模块库中的常规信号源来定制。在异步电动机的直接转矩控制中,由于转矩直接控制是控制逆变器按一定规律变化的开关状态,如果合理地选择各空间电压矢量,就有可能获得近似不变而又旋转的定子磁链,即所谓的圆形轨迹定子磁链。本文详细介绍了开关状态选择的基本原理,并给出了SIM ULINK下的开关状态选择的实现方法及仿真结果。

2　开关状态选择的工作原理

在异步电动机的直接转矩控制中,异步电动机由电压源逆变器供电,1台电压型逆变器由3组、6个开关(S A,S-A,S B,S-B,S C,S-C)组成,对应8种开关状态,对三相定子电压进行Park矢量变换

u s=

2

3

(u s A+u s B e j23 +u s C e-j23 )(1) 逆变器的开关状态用“0”、“1”分别表示,可得空间矢量如表1所示。

其中2种开关模式是零开关状态。将式(1)中的各相电压用开关状态来表示,则为[3]

u s=

2

3E d(S A+e

j2 3S B+e-j2 3S C)(2)式中:S A,S B,S C为开关状态;E d为直流侧电压。

表1　逆变器开关状态与电压状态对照表

状态工作状态零状态

S A S B S C001010101100110010000111电压状态u1u2u3u4u5u6u0u7 根据定子磁链所在的区域及电磁转矩误差和磁链误差,电磁转矩误差和磁链误差分别输出到转矩和磁链滞环比较器,两滞环比较器的离散输出值以及定子空间磁链矢量的位置信号(区域号)构成了最优开关矢量表的输入信号。通过选择正确的开关矢量来控制定子磁链和转矩,从而获得转矩的高动态性能,实现异步电动机的直接转矩控制。为了能准确地确定某瞬时定子磁链的空间位置,均匀地把圆形磁链轨迹分成6个区域,如图1所示为6个开关矢

电气传动　2005年　第35卷　第6期M A T L A B直接转矩控制开关状态的选择实现