基于模糊控制的感應電機直接轉矩控制系統

摘要：根據直接轉矩控制理論，在Matlab 6．5／Simulink下構造了一個(gè)感應電機直接轉矩控制系統的仿真模型。為改善感應電機系統的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，設計了模糊自適應PI速度調節器，根據速度偏差與偏差變化率，通過(guò)模糊推理在線(xiàn)調整PI參數，提高系統的調速性能。仿真結果表明，這種模糊控制器具有比常規PID控制器更好的控制效果。
關(guān)鍵詞：模糊控制；直接轉矩控制；感應電機；速度調節器

0 引言
直接轉矩控制(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后又一先進(jìn)電機控制技術(shù)，其結構簡(jiǎn)單、對電機參數不敏感、轉矩響應迅速而被廣泛應用。感應電動(dòng)機直接轉矩控制系統中，速度控制器大都是用PID控制器，傳統的PID控制技術(shù)不能有效克服因電機參數變化、負載變化和非線(xiàn)性因素帶來(lái)的影響，而模糊控制適應非線(xiàn)性時(shí)變、滯后系統的控制，具有魯棒性強的優(yōu)點(diǎn)。在常規PID速度調節器由于參數固定而無(wú)法滿(mǎn)足系統高性能調速的要求時(shí)，引入模糊控制技術(shù)構造速度模糊控制器，設計了一種模糊自適應PI速度調節器，根據速度偏差與偏差變化率，通過(guò)模糊推理在線(xiàn)調整PI參數，有效地改進(jìn)了直接轉矩控制系統性能，達到了較好的控制效果。

1 直接轉矩控制基本原理
直接轉矩控制的核心思想是以轉矩為中心來(lái)進(jìn)行磁鏈、轉矩的綜合控制。它不需要解耦電機數學(xué)模型，而強調對電機轉矩進(jìn)行直接控制，即用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系計算和控制交流電動(dòng)機的轉矩。直接轉矩控制的結構原理如圖1所示，它由磁鏈估算、轉矩估算、磁鏈位置估算、開(kāi)關(guān)表和調節器、逆變器等部分組成。其工作過(guò)程如下：首先由檢測單元檢測出電機定子電流和電壓值、實(shí)際轉速ω，然后輸入到感應電機數學(xué)模型模塊計算出ψα，ψβ和實(shí)際轉矩值Te。ψα和ψβ通過(guò)磁鏈計算單元，得到定子磁鏈ψs的幅值|ψs|和所在區間信號SN。實(shí)際轉速ω和給定轉速ω*通過(guò)轉速調節器得到轉矩給定值。實(shí)際轉矩Te與轉矩給定值經(jīng)轉矩調節器處理后得到轉矩開(kāi)關(guān)信號TQ。磁鏈給定值與磁鏈反饋值|ψs|經(jīng)磁鏈調節器處理后產(chǎn)生磁鏈開(kāi)關(guān)信號ψQ。開(kāi)關(guān)信號選擇單元綜合ψQ，TQ和SN，通過(guò)查表的方式得到逆變器開(kāi)關(guān)信號SUabc來(lái)控制逆變器提供合適的電壓驅動(dòng)感應電機運行。