三相异步电动机直接转矩控制系统的matlab/simulink实现

设计目的：

使用matlab/simulink实现直接转矩控制三相异步电动机

使用平台：

matlab2018b/simulink9.2

设计思路：

1、明确直接转矩控制的原理，
2、分模块搭建直接转矩控制系统框图，并编写相应的S-Function函数
3、仿真调试，完成不同负载，不同给定下的仿真设计

直接转矩控制（DTC）原理

DTC控制原理：根据定子磁链幅值和转矩幅值偏差的正负符号。以及当前定子磁链所在的位置，直接选取合适的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和转矩幅值的偏差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。

模块化分析

由上述的DTC系统原理框图可以得到DTC系统由以下几个系统共同组成：
1 主电路系统
2 U 3s/2s、I 3s/2s——电压电流静止三相到静止两相变换系统
3 psi s——定子磁链的计算系统
4 Te——转矩计算系统
5 ApsiR——定子磁链控制系统
6 ASR——转速控制系统
7 ATR——转矩控制系统
8 switch_U——空间电压矢量的选择系统

下面我们来逐个分析下面的模块的构建：
1主电路系统：其包括直流电源DC，IGBT逆变桥，三相电源测量电路，电机，负载、转速测量装置。

2 U 3s/2s、I3s/2s——电压电流静止三相到静止两相变换系统：用于将当前主电路的三相静止电压电流转化为两相静止电压电流，使用教科书生3s/2s的变换公式即可得到Is alpha、Is beta、Us alpha、Us beta

3 psi s——定子磁链的计算系统：需要根据电压模型计算定子磁链在静止两相坐标系上的两个分量psi s alpha 和psi s beta。

4Te——转矩计算系统：通过在教科书上静止两相坐标系中电磁转矩的表达式来得到相应的电磁转矩Te。

5 ApsiR——定子磁链控制系统，与定子磁链设定值相比较，计算出定子磁链偏差值der psi s。另外还需要计算当前定子磁链所在的位置，因为没有现有的模型，因此通过S-Function来计算当前定子磁链的位置fai。

6 ASR——转速控制系统：通过转速设定值与当前转速反馈值相比较得到的偏差送到PI调节器中来进行调节输出相应的Te*。

7 ATR——转矩控制系统：通过从Te——转矩计算系统中计算得到的当前转矩值Te与转矩设定值Te*相比较再经过滞环控制器来得到转矩的偏差值der Te。

8 switch_U——空间电压矢量的选择系统：由上述几个模块计算出的定子磁链偏差der psi s，转矩偏差der Te ，以及当前定子磁链所在的位置作为输入，经过自行编写的一个S-Function——switch_U来计算6个电压空间矢量的选择，并且输入到IGBT逆变桥的控制端。

此时，已经实现直接转矩全部模块的搭建，电机选择4KW 400V 50Hz 1430RPM
当设定转速为1000RPM，负载为5，则得到磁链图和速度变化图如下：

以上就是全部的直接转矩控制三相异步电动机的simulink设计，工程文件详见：

直接转矩控制三相异步电动机simulink实现，实现平台为matlab2018b/simulink，包括两个S-Function函数psi_to_fai.m、switch_U.m，一个·仿真文件DTC.mdl
地址：https://download.csdn.net/download/weixin_43058070/11245384