论文部分内容阅读
直接转矩控制技术(Direct Torque Control,DTC)是一种新的控制技术,主要应用于交流调速领域。它是直接以异步电动机的磁链和转矩作为控制量,借助于空间矢量的分析方式。对定子磁场进行定向分析,实现对变流器开关状态的最佳控制,进一步实现对电机磁链和转矩的控制,达到电机的高动态响应速度。最近几年,随着铁路行业的迅速发展,为了铁路的维护,促进了铣磨车的崛起,进而带动了铣磨车变流器的发展。本论文基于直接转矩控制技术来研制针对铣磨车的变流器。本论文主要完成了以下的工作:首先,介绍了铣磨车在国内外的发展状况,描述了变流器的基本数学模型,并进一步分析了直接转矩控制的基本组成和原理,再通过MATLAB/simulink的仿真系统,对直接转矩控制系统进行研究。仿真结果证明其转矩的运行轨迹能够做出快速的响应,说明系统的稳态和动态性能非常好,并验证了直接转矩控制算法的可行性。其次,初步完成了整个系统硬件电路的设计和制作,包括控制电路和主电路。其中,主电路包括滤波电路、三相整流电路、逆变电路和制动电路;控制电路包括模数采样电路、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)控制电路、进阶精简指令集机器(Acorn RISC Machine,ARM)控制电路及其驱动隔离放大电路。设计完成了硬件部分的电路图,并选取了各元器件的型号。最后,对系统的软件流程进行了详细的介绍,并对相应模块的程序实现进行了分析。利用C语言对系统的软件进行编程,来完成对定子相电流、相电压以及变流器温度的采样、定子转矩的计算和PWM输出信号等功能。调试过程中,先对软件和硬件部分分别进行调试,再对系统进行联合调试。以DSP芯片TMS320VC33PGEA120和ARM芯片STM32F417作为控制器,使直接转矩控制的方法在一台200kW交流异步电动机上得到了运用。实验结果表明,这种直接转矩控制方式完成了电动机的变频调速,并且它的运行速度非常稳定,达到了控制要求。