电力传动的数字控制系统的综合性设计

简介：
《电力传动的数字控制系统综合设计》一书聚焦于现代电气工程中的关键技术，深入探讨了如何通过数字化技术优化和创新电力传动系统的设计与应用。本书汇集了从理论分析到实际操作案例的研究成果，为读者提供了一个全面了解和掌握数字控制在电力传动领域中作用的机会。 直接转矩控制（DTC）是一种先进的交流电机控制策略，在1985年由德国鲁尔大学的DePenbrock教授提出。该方法旨在直接控制异步电机的电磁转矩和定子磁链，从而实现高效、快速的电机控制，并且不需要传统的电流闭环控制系统。与传统的矢量控制相比，DTC提供了更优的动态性能，减少了控制复杂性，并降低了功率开关元件的开关频率，进而改善了电子设备的热性能。 在DTC中，目标是形成一个六边形定子磁链轨迹以简化控制系统的设计，但这种方法可能导致转矩脉动增加。为了解决这个问题，在1986年日本的I.Takahashi教授提出了一种改进方案：使定子磁链呈圆形的直接转矩控制方法。这种新方法旨在减小转矩脉动，并提高电机运行时的平稳性。 在DTC系统中，准确估计电机的状态变量（如转子位置、定子磁链和电磁转矩）是关键所在。这些参数通常通过传感器获取，但在无传感器DTC情况下，则需要利用数学算法实时估算它们。为了实现快速响应，DTC系统采用离散的磁链与转矩控制策略，并根据实际值与设定值之间的比较来决定逆变器的开关状态。 第二章介绍了异步电机直接转矩控制仿真模型的内容，包括整体框架、电机参数选择以及单元模块的仿真模型和说明。通过深入分析各种波形（如子模块波形及在不同负载条件下额定转速下的波形），学生可以理解DTC如何影响电机动态行为。 第三章讨论了基于DSP（数字信号处理器）异步电机调速系统的实验调试，包括SPWM开环VVVF调速系统以及直接转矩控制变频调速系统的试验。该章节研究不同调制方式对定子磁通轨迹的影响，并探讨PI控制器参数调节及低速运行时改变定子电阻估计值的效果。 第四章涉及设计和实验过程中遇到的技术挑战及其解决方案，有助于深化理论知识并提高实践能力。 第五章总结了整个课程设计的过程、所学的知识技能提升以及对未来工作的启示。该综合项目涵盖了从理论到实践的多个方面，为学习电机控制与设计的学生提供了宝贵的经验，并帮助他们掌握高级电机控制技术及解决实际工程问题的能力。