Investigación sobre el control de par directo del motor de inducción basado en MATLAB / Simulink

- Nov 05, 2018-

Investigación sobre el control de par directo del motor de inducción basado en MATLAB / Simulink

La tecnología Direct Torque Control (DTC) es un nuevo tipo de tecnología de control de velocidad de frecuencia variable desarrollada después de la tecnología de control vectorial. Fue propuesto por primera vez por el erudito alemán M. Depenbrock y el erudito japonés I. Takahashi para motores asíncronos en la década de 1980. Zhong propone la teoría del control de par directo del motor síncrono de imán permanente. L, Rahman MF, Hu YW y otros académicos. Utiliza el método de análisis de vectores espaciales para calcular y controlar el par y el enlace de flujo del motor de CA directamente en el sistema de coordenadas del estator. La orientación del campo magnético del estator se utiliza para generar la señal de ancho de pulso por medio de un control discreto de dos puntos (control banda-banda). El estado de conmutación del inversor se controla directamente para obtener un alto rendimiento dinámico del par.

El DTC tiene las ventajas de una estructura de control simple, una respuesta dinámica de par rápido, una menor dependencia de los parámetros del motor y una buena resistencia a los cambios de parámetros del motor. Es ampliamente utilizado en motores asíncronos y motores síncronos de imán permanente, y desempeña un papel muy importante en la producción industrial, como los electrodomésticos, la industria del automóvil y la tracción de locomotoras eléctricas.

Basado en el análisis del modelo matemático del motor asíncrono trifásico, se introduce el principio de control del sistema de control de par directo del motor asíncrono trifásico. Se establece el modelo de simulación general del sistema de control de par directo del motor asíncrono trifásico basado en la plataforma de simulación MATLAB / Simulink. Un modelo de simulación de cada componente del sistema. Los resultados de la simulación muestran que el método de control puede realizar efectivamente el rápido seguimiento de la velocidad del motor. El sistema tiene un alto rendimiento dinámico y estático, lo que reduce efectivamente el enlace de flujo del motor y el par, y mejora la estabilidad del sistema de control de velocidad de CA. Desempeño del Estado.

1. Modelo matemático del motor asíncrono.

Los motores asíncronos son sistemas multivariables de alto orden, no lineales y fuertemente acoplados. Por lo tanto, cuando se analiza el modelo matemático de una máquina asíncrona, generalmente se hacen los siguientes supuestos:

(1) Ignore los armónicos espaciales, suponiendo que los devanados trifásicos son simétricos y que el campo magnético de la brecha de aire resultante se distribuye de forma sinusoidal.

(2) Ignora la saturación magnética.

(3) Excluyendo la pérdida de hierro.

(4) No se considera el efecto de los cambios de frecuencia y temperatura en los devanados.

El motor asíncrono se describe en el sistema de coordenadas del estator ortogonal utilizando el análisis del vector espacial. El modelo matemático del motor en el sistema de coordenadas del estator consiste en una ecuación de voltaje, una ecuación de flujo, una ecuación de par y una ecuación de movimiento.

2 Principio de control de par directo (DTC) del motor asíncrono

El método de control de par directo (DTC) utiliza el método de análisis de vector espacial para analizar el modelo matemático del motor de CA directamente en el sistema de coordenadas estacionarias del estator, construye un modelo de algoritmo del enlace de par y flujo, calcula y controla el par de la CA Motor, y utiliza el bucle de histéresis. El controlador (control Bang-Bang) genera una señal PWM y controla directamente el estado de conmutación del inversor a través de la tabla de interruptores para obtener un alto rendimiento dinámico del par.

El principio básico es aprovechar al máximo las características de conmutación del inversor de voltaje. Al cambiar continuamente el estado de voltaje, la trayectoria del enlace de flujo del estator se aproxima al círculo, y la frecuencia de deslizamiento se cambia mediante la inserción del vector de voltaje cero para controlar el par del motor y la tasa de cambio es tal que el enlace de flujo y el par del motor de CA cambiar rápidamente según sea necesario.

El sistema de control de par directo (DTC) del motor asíncrono consta de un inversor, un motor asíncrono trifásico, estimación de enlace de flujo, estimación de par, estimación de posición del rotor, tabla de interruptores, regulador PI y comparador de histéresis. El sistema de control calcula la velocidad dada del motor y el error de velocidad real a través de la salida del regulador PI como la señal de par dado. Al mismo tiempo, el sistema calcula el motor por el modelo de vinculación de flujo y el modelo de par en función de los valores de corriente y voltaje trifásicos del motor detectados. La magnitud del enlace de flujo y el par, calculan la posición del rotor del motor, el enlace de flujo dado del motor y el error entre el par y el valor real; finalmente seleccione el vector de voltaje de conmutación del inversor de acuerdo con su estado, de modo que el motor pueda ajustarse de acuerdo con los requisitos de control. Par de salida, y finalmente lograr el propósito de la regulación de la velocidad.


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