哈尔滨工业大学本科
毕业论文(
设计)—开题
报告 本科毕业论文(设计)
开题报告
论文题目班姓级名交流感应电机直接转矩控制的研究0801203刘智祺汽车工程王大方2011年12月19日
院(系)导师
开题时间
哈尔滨工业大学本科毕业论文(设计)—开题报告
1.课题研究的目的和意义
交流感应电机历史悠久,在19世纪末期就由特斯拉等人提出了模型并制作了样机。交流感应电机应用广泛,全世界产生的电能的13都由交流感应电机消耗,在工厂中,作为主驱动力的几乎全是交流感应电机。交流感应电机的优势有:1、与直流无刷和永磁同步电机相比,由于没有永磁体,可以在高温下
工作而不必考虑高温退磁的
问题;2、同样由于没有永磁体,摆脱了稀土的使用,价格便宜;3、与直流有刷电机相比,交流感应电机没有电刷,结构简单,可以达到更高转速,寿命更长,更容易实现大功率;4、与开关磁阻电机相比,交流感应电机没有转矩脉动,而开关磁阻电机若要消除转矩脉动需要高性能的算法和价格昂贵的控制器;5、若使用矢量控制(FOC,FieldOrientatedControl)技术,交流感应电机被等效成直流他励电机来控制,
系统的动态性能得到提升;6、若使用直接转矩控制(DTC,DirectTorqueControl)技术,算法简单,不涉及坐标变换,所有运算均在定子两相坐标内完成。直接转矩控制将转矩作为直接的被控量进行闭环控制,而非像矢量控制一样分别对电流矢量的励磁分量和转矩分量分别控制,因此动态效果更佳;交流感应电机的缺点:1、直接使用交流电供电的交流感应电机的速度刚性没有直流电机好;2、直接使用交流电供电的大容量交流感应电机要面对直接起动电流过大的问题,通过切换接线方式、串接起动电阻等方式解决起动电流过大的问题;3、若简单的变频变压(VVVF,VariableVoltageVariableFrequency)转差率闭环控制技术,交流感应电机的动态性能较差,达不到在汽车上使用的要求;4、矢量控制需要用到大量坐标运算、三角函数运算等,需要极高性能的DSP芯片,且系统性能很大程度上依赖于电机参数精确程度;5、直接转矩控制的原理决定了其输出的转矩是脉动的,给交流感应电机带来了新的缺点,而矢量控制在稳态时时不会产生转矩脉动的;电动车是我国汽车产业发展的热点,电机及其控制系统是其中的关键。在电机类型的选择上,各种电机各有各的优势。本课题的内容是研究适用于电动车使用的交流感应电机直接转矩控制算法。电动车辆对电驱动系统的要求有:1、高速的转矩响应2、合理的控制系统的整体成本3、良好的坚固性
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4、较大的功率密度、转矩密度。从以上方面可以看出来,使用先进算法的交流感应电机在较好地符合了电动车辆的要求,而直接转矩控制技术是最新的交流感应电机控制算法。因此需要对着一技术进行深入的研究。
2.国内外研究现状
交流感应电机的直接转矩技术对提升电机的动态响应性能有重大的作用。其核心在于定子磁链的估计。定子磁链观测器的设计决定了直接转矩控制交流传动系统控制的精度。同时,由于直接转矩控制方法引入了转矩脉动这一新的缺点,因此,对转矩脉动的抑制也是目前研究的热点。定子磁链观测器的设计可分为两种,第一种是使用定子瞬时电压方程:didiU=Ri+PLss+PLrr其中R是定子电阻,P是微分算子dtdt而定子磁链等于ψS=LSis+Mir因此ψs=∫(U?Ris)dt
0
t
第二种是利用转子磁链观测器:定转子磁链有如下关系?ψs=Lsis+Mir??ψr=Lrir+Mis消去is后,得到
ψs=σLSis+
MψrLr
(1)
其中σ是漏感系数。由式1可知,只要能检测转子磁链,就能检测定子磁链。利用定子电压瞬时方程积分的方法运算简单,但是由