摘 要

通过查阅各种图书和资料，同时，收集国内外的最前沿的科技。我了解到了直接转矩控制（DTC）研究技术是最新型的一项具有着更高性能的交流调速技术。它的着重点在于通过对空间矢量的重点分析，使用双闭环环节使得电机输出的定子电流、转矩等等参数，并且经过一定的坐标转换，还经过一系列的计算：转矩计算和磁链计算，最后经过特殊环节的调节过后，得到电机具有很高性能的性质。

而我在本文中主要是研究基于SVPWM控制类型的直接转矩控制技术，做此类研究的目的在于采用SVPWM技术和直接转矩控制技术相互作用，观察其相对与传统的DTC技术有什么优点。在最后的仿真结果中得出了以下结论：其具有快速转矩响应，减小电流和转矩脉动，稳定开关频率等优点。在做本次毕业设计的具体过程中，主要做了以下的一些内容：由于课本上对异步电机的介绍学习的比较熟悉，所以首先是简单的介绍了一些异步电机的相关理论和原理（主要是电机的四个动态数学方程）。其次是仔细地学会直接转矩的相关构建和原理方法。再然后是引入SVPWM算法，构建SVPWM模块。最后是搭建起仿真模块，由于本文主要做的内容是仿真研究，所以便是重点，在MATLAB/SIMULINK工具视框图里搭建仿真图形，并且运行直到得到系统需要的合适的结果为止，紧接着是对仿真的结果和图形进行分析，从而验证基于SVPWM控制类型的直接转矩控制技术所具有的优点的有效性和正确性。再就是对系统硬件设计做一定的介绍。

关键词：异步电动机，SVPWM，直接转矩控制，MATLAB/SIMULINK

Abstract

Through access to a variety of books and information, at the same time, the collection of the most cutting-edge technology at home and abroad.I learned that the direct torque control (DTC) technology is a new type of AC speed regulation technology with a higher performance.It is that the focus through the analysis of the key to vector space, using double closed ring Festival makes output by the motor stator current and torque parameters and so on, and through the coordinate conversion, after a series of calculation: Calculation of torque and flux linkage calculation, finally after a special link adjustment after, get the motor has the properties of high performance.

And I in this paper is mainly based on SVPWM control type of direct torque control technology, do the purpose of this research is using SVPWM technology and direct torque control technology interactions and observed the relative with the conventional DTC technique has the advantages of.In the final simulation results, the following conclusions are drawn: it has the advantages of fast torque response, reduced current and torque ripple, stable switching frequency and so on.In do the graduation design of the specific process, mainly the following: due to the textbook of asynchronous motor learning are more familiar with, so the first is simple introduced some asynchronous motor related theory and principle of the (mainly motor four dynamic mathematical equation).The second is to learn the relevant construction and the principle of the direct torque.Then is the introduction of the SVPWM algorithm to build the SVPWM module.And finally to build up the simulation module, the content of the main work of this paper is to study simulation, so is the key, in the MATLAB / Simulink tool visual frame diagram to build graphical simulation and running until the system need suitable results so far, followed by is the simulation results and graphics analysis, to verify the correctness and effectiveness of the SVPWM control type of direct torque control technology has the advantages of based on. Then the system hardware design to do a certain introduction.

Key words: Induction motor, SVPWM, Direct torque control, MATLAB/SIMULINK

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.1.1交流调速的发展概况 1

1.1.2交流调速的原理 1

1.2研究的目的与意义 2

第2章 电压空间矢量调制（SVPWM）技术 3

2.1 SVPWM的介绍 3

2.2 SVPWM的算法和开关调制 4

2.2.1 SVPWM的基本控制算法 4

2.2.2 SVPWM开关调制 5

2.3 SVPWM算法的实现 6

2.3.1 参考电压空间矢量U*ref所处扇区N的判断 7

2. 3.2 SVPWM模式下导通时间的计算 8

2.3.3 计算ABC三相对应的开关时刻 10

第3章 直接转矩控制原理 12

3.1直接转矩控制的定义 12

3.2 异步电动机的数学原理 12

3.2.1 三相异步电动机的动态数学模型 12

3.2.2 异步电机在静止坐标系下的数学模型 13

3.3 异步电动机直接转矩控制的基本结构 15

3.3.1 磁链估算计算 15

3.3.2 转矩计算 15

3.3.4 转数、转矩和磁链调节 16

第4章 仿真与结果分析 18

4.1 仿真工具MATLAB 18

4.2 控制系统仿真模型的建立 18

4.2.1 3/2电压和电流变换模块 19

4.2.2 磁链估算计算模块 19

4.2.3 磁链的角度和幅值计算模块 20

4.2.4 转速、转矩和磁链调节模块 20

4.2.5 XY/αβ坐标变换模块 21

4.3 SVPWM模块 21

4.4 仿真参数的设定与结果分析 25

第5章 直接转矩控制系统的硬件电路设计 30

5.1 系统的硬件设计 30

5.1.1 主电路硬件设计 30

5.1.2 控制电路设计 32

总结与展望 33

参考文献 34

附录 35

致谢 39

第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.1.1交流调速的发展概况

从产生传动控制系统这一概念起，直流传动和交流传动便在19世纪中期先后产生。早期，直流调速系统在整个传动控制体系中是占主导地位的，但随着生产工业的形式规模的陆续扩大，企业的集成化,复杂化和自动化对于控制系统性能指标的进步，交流调速系统便不能满足要求，于是研究交流调速急速便成人们的首选目标。在科学家们投入大量的精力研究下，使得交流调速技术得到了质的飞跃，越来越多的领域不断地运用交流调速理论得到了巨大的发展。