Pesquisa sobre Controle Direto de Torque de Motor de Indução Baseado no MATLAB / Simulink
A tecnologia Direct Torque Control (DTC) é um novo tipo de tecnologia de controle de velocidade de freqüência variável desenvolvida após a tecnologia de controle vetorial. Foi proposto pela primeira vez pelo estudioso alemão M. Depenbrock e pelo estudioso japonês I. Takahashi para motores assíncronos nos anos 80. A teoria do controle de torque direto do motor síncrono de ímã permanente é proposta por Zhong. L, Rahman MF, Hu YW e outros estudiosos. Ele usa o método de análise vetorial espacial para calcular e controlar a ligação de torque e fluxo do motor CA diretamente no sistema de coordenadas do estator. A orientação do campo magnético do estator é usada para gerar o sinal de largura de pulso por meio do controle discreto de dois pontos (controle Band-Band). O estado de comutação do inversor é controlado diretamente para obter um alto desempenho dinâmico do torque.
O DTC tem as vantagens de estrutura de controle simples, resposta dinâmica de torque rápido, menor dependência dos parâmetros do motor e boa robustez às mudanças dos parâmetros do motor. É amplamente utilizado em motores assíncronos e motores síncronos de ímã permanente, e desempenha um papel enorme na produção industrial, como eletrodomésticos, indústria automobilística e tração de locomotivas elétricas.
Com base na análise do modelo matemático do motor assíncrono trifásico, é introduzido o princípio de controle do sistema de controle de torque direto do motor assíncrono trifásico. O modelo geral de simulação do sistema de controle de torque direto do motor assíncrono trifásico baseado na plataforma de simulação MATLAB / Simulink é estabelecido. Um modelo de simulação de cada componente do sistema. Os resultados da simulação mostram que o método de controle pode efetivamente realizar o rastreamento rápido da velocidade do motor. O sistema possui alto desempenho dinâmico e estático, o que reduz efetivamente a ligação de fluxo do motor e do torque e melhora a estabilidade do sistema de controle de velocidade CA. Desempenho estadual.
1. Modelo matemático do motor assíncrono
Os motores assíncronos são sistemas multivariáveis de alta ordem, não lineares e fortemente acoplados. Portanto, ao analisar o modelo matemático de uma máquina assíncrona, as seguintes suposições geralmente são feitas:
(1) Ignore os harmônicos espaciais, supondo que os enrolamentos trifásicos sejam simétricos, e o campo magnético de entreferro resultante seja distribuído sinusoidalmente.
(2) Ignore a saturação magnética.
(3) Excluindo perda de ferro.
(4) O efeito das mudanças de frequência e temperatura nos enrolamentos não é considerado.
O motor assíncrono é descrito no sistema ortogonal de coordenadas do estator usando análise vetorial espacial. O modelo matemático do motor no sistema de coordenadas do estator consiste em uma equação de tensão, uma equação de fluxo, uma equação de torque e uma equação de movimento.
2 Princípio do controle de torque direto do motor assíncrono (DTC)
O método de controle de torque direto (DTC) utiliza o método de análise vetorial espacial para analisar o modelo matemático do motor CA diretamente no sistema de coordenadas estacionárias do estator, constrói um modelo de algoritmo de ligação de torque e fluxo, calcula e controla o torque da CA motor e usa o loop de histerese. O controlador (controle Bang-Bang) gera um sinal PWM e controla diretamente o estado de comutação do inversor através da tabela de interruptores para obter um alto desempenho dinâmico do torque.
O princípio básico é fazer uso total das características de comutação do inversor do tipo voltagem. Ao mudar continuamente o estado de tensão, a trajetória de ligação do fluxo do estator aproxima-se do círculo, e a frequência de deslizamento é alterada pela inserção do vetor de tensão zero para controlar o torque do motor e a taxa de variação é tal que a ligação de fluxo e torque o motor de corrente alternada muda rapidamente conforme necessário.
O sistema de controle direto de torque (DTC) do motor assíncrono consiste em um inversor, um motor assíncrono trifásico, estimativa de ligação de fluxo, estimativa de torque, estimativa de posição do rotor, tabela de chaves, regulador PI e comparador de histerese. O sistema de controle calcula a velocidade dada pelo motor e o erro real de velocidade através da saída do regulador PI como o torque dado ao sinal. Ao mesmo tempo, o sistema calcula o motor pelo modelo de ligação de fluxo e o modelo de torque com base nos valores de corrente e tensão trifásica detectados do motor. A magnitude da ligação de fluxo e torque, calcula a posição do rotor do motor, a ligação de fluxo dada do motor e o erro entre o torque e o valor real; finalmente selecione o vetor de tensão de comutação do inversor de acordo com seu estado, para que o motor possa ser ajustado de acordo com os requisitos de controle. Binário de saída e, finalmente, atingir o objetivo de regulação de velocidade.
