1、天津科技大學本科生畢業設計（論文）開題報告學 院 電子信息與自動化學院 專 業 2007電氣工程及其自動化 題 目 異步電機直接轉矩控制系統研究 姓 名 楊樂 指導教師（簽名） 年 月 日擬選題目異步電機直接轉矩控制系統研究選題依據及研究意義直接轉矩控制技術是繼矢量控制技術之后發展起來的一種新型、高性能變頻調速技術。它利用空間矢量分析方法，直接在定子坐標系下計算和控制交流電機的轉矩，采用定子磁場定向，通過對轉矩和磁鏈的滯環控制產生PWM信號，直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制，以獲得系統的高動態性能。它不像矢量控制那樣，將交流電動機與直流電動機作比較、等效和轉化，更不需要模仿直流電動機的控制而

2、要求利用解耦后的簡化交流電動機數學模型來實現對轉矩的間接控制，具有轉矩響應快、控制結構簡單、易于實現全數字化的特點，得到廣泛應用。隨著經濟的發展，在諸多領域里利用高性能的交流調速逐步替代價格較高的直流調速是一個趨勢。而直接轉矩控制是高性能交流調速技術中潛力最大的一種，而且其控制方法本身非常適合全數字化實現，這一點正和現在飛速發展的電子技術相適應，所以對其進行深入的研究具有良好的現實意義。文獻綜述（對已有相關代表性研究成果的綜合介紹與評價）1985年德國學者Depenbrock和日本學者Takahashi相繼提出異步電機的直接轉矩控制(DTC)思想。DTC是繼矢量控制之后發展起來的一種高性能交流

3、調速技術。DTC直接在定子坐標下計算和控制轉矩，并采用定子磁鏈定向控制，產生最佳PWM信號，從而對逆變器開關狀態進行最優控制，以獲得高動態性能的轉矩控制。DTC摒棄了復雜的矢量變換與計算，大大減少矢量控制性能易受參數變化影響的問題，結構簡單，易于數字化控制。DTC的研究雖然已取得了很大進展，但是它在理論和實踐上還不夠成熟，如低速性能差、脈動轉矩大、限制了系統的調速范圍。矢量控制和直接轉矩控制都屬于磁場定向控制，前者是轉子磁場定向控制，而后者是一種特殊的定子磁場定向控制。直接轉矩控制技術一誕生，就以自己新穎的控制思想，簡潔明了的系統結構，優良的靜態性能受到了普遍的關注和得到了迅速的發展。DTC在

4、德國經過10多年的發展，其低速性能和高速域的諧波處理，都有明顯的改善，并進入實用階段。目前DTC己經成功地應用于大功率高速電力機車、地鐵、城市有軌電車的傳動控制系統，例如穿越英吉利海峽的高速列車采用的就是DTC系統。德國、日本、瑞典、美國等都投入了大量的人力、物力和資金來開發和發展此項新技術。我國對DTC仍處于仿真和實驗階段，仍有不少控制性能問題和應用問題有待解決。研究內容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）1 直接轉矩控制框圖 直接轉矩控制系統結構如下圖所示，主要包括轉矩計算、磁鏈計算、轉矩、磁鏈滯環調節器及轉速PI調節等，通過轉矩和磁鏈環選擇合適的電壓矢量，調節電機轉矩和定子磁鏈快

5、速跟蹤給定值，以達到通過電機定子磁鏈控制電磁轉矩的目的。直接轉矩控制框圖2內容步驟（1）建立了三相異步電機的數學模型，通過所介紹的變換矩陣得到了一部電機在二相靜止和兩相旋轉坐標系下的數學模型。在分析空間電壓矢量的基礎上，結合一種經典的直接轉矩控制系統闡述DTC的基本控制策略及如何構成開關模式表以實現對轉矩和磁鏈的控制。 （2）對直接轉矩控制進行的系統的分析，然后對定子磁鏈滯環和轉矩滯環進行詳細的分析。最后利用Matlab/Simulink仿真軟件，設計出直接轉矩控制模型。結合Simulink中逆變器和電機模型庫中的三相鼠籠式異步電動機模塊，加上對某些模塊進行 S函數編寫，提高仿真的速度及精度。

6、 （3）給出仿真結果，并對仿真結果做出分析，從仿真結果來看，系統的動、靜態效果較好，動態響應迅速，系統穩定。研究進程安排3.1-3.21 畢業實習，收集、查閱有關資料，完成實習報告及開題報告。3.22-3.28 調查研究、分析課題，完成英文資料翻譯。3.29-4.18 分析異步電機直接轉矩控制系統。4.19-5.2 提出異步電機直接轉矩控制系統的性能指標、控制原則和控制要求，制定控制系統的控制策略和方法。5.3-5.30 建立系統的數學模型及仿真模型，系統運行性能仿真分析。5.31-6.27 組織材料，撰寫論文，審閱修改，最后論文定稿。6.28- 7.4 答辯，裝訂整理論文文件。主要參閱文獻1

7、 別紅波，徐中基于MATLAB的異步電機無速度傳感器直接轉矩控制的仿真研究 J，機電工程技術，2004，33(9)：67702 李永東交流電機數字控制系統 M，北京：機械工業出版社，20023 薛定宇，陳陽泉基于MATLAB/Simulink的系統仿真技術與應用 M，北京：清華大學出版社，20024張雄偉 DSP 芯片的原理與開發應用M電子工業出版社,，1997，95楊甫，許伯強，楊桂蘭變頻器供電下異步電動機轉子斷條故障仿真研究 J機電工程技術，2009，38（1）：67696李夙異步電動機直接轉矩控制 M 北京：機械工業出版社，1994: 11107孟慶春，葉錦嬌，郭鳳儀異步電動機直接轉矩控

8、制系統的改進方案 J中國電機工程學報，2005，25（13）：1181228何萍，郭軍.基于Matlab/Simulink的異步電機直接轉矩控制系統仿真.電氣應用，2007，（1）：84879陳伯時電力拖動自動控制系統北京：機械工業出版社，200310 袁登科，陶生桂一種感應電機直接轉矩控制系統性能改善方案 J中國電機工程學報，2005，25（8）：15115511 劉和平 TMS320LF240x DSP結構、原理及應用 M北京： 北京航空航天大學出版社，200212 張旭等一種低速下磁鏈觀測補償的新方法 M電工電能新技術2003，22（3）：505413 Isao. Takahashi A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor J. IEEE Trans Ind. Application,1986, 22 (5) : 820827.14 M. Depenbrock. Direct Self-control (DSC) of Inverter-Fed Induction Machine J. IEEE trans On PE, Vol. PE-3, 1988, 4: 420429.15 TM S320C3X Users Guide M.