MATLAB / Simulinkに基づく誘導電動機の直接トルク制御に関する研究

直接トルク制御（DTC）技術は、ベクトル制御技術の後に開発された新しいタイプの可変周波数速度制御技術です。これは1980年代にドイツの学者M. Depenbrockと日本の高橋教授が非同期モーターのために最初に提案したものです。 Zhongは永久磁石同期電動機の直接トルク制御理論を提案している。 L、ラーマンMF、胡YWと他の学者。空間ベクトル解析法を使用して、ステータ座標系でACモータのトルクと磁束の連動を直接計算して制御します。固定子磁場配向は、離散2点制御（帯域 - 帯域制御）によってパルス幅信号を生成するために使用される。インバータのスイッチング状態は、トルクの高い動的性能を得るために直接的に制御される。

DTCには、簡単な制御構造、迅速なトルク動的応答、モータパラメータへの依存度の低減、モータパラメータの変化に対する優れた堅牢性などの利点があります。非同期モータや永久磁石式同期モータに広く使われており、家電、自動車産業、電気機関車などの産業生産において大きな役割を果たしています。

3相非同期モータの数学モデルの解析に基づいて、3相非同期モータの直接トルク制御システムの制御原理を紹介する。 MATLAB / Simulinkシミュレーションプラットフォームに基づく3相非同期モータ直接トルク制御システムの全体的なシミュレーションモデルが確立されました。システムの各コンポーネントのシミュレーションモデル。シミュレーション結果は、制御方法がモータ速度の高速トラッキングを効果的に実現できることを示している。このシステムは、高いダイナミックおよび静的性能を有し、モータおよびトルクの磁束結合を効果的に低減し、AC速度制御システムの安定性を改善する。状態のパフォーマンス。

非同期モータの数理モデル

非同期モータは、高次、非線形、強結合多変数システムです。したがって、非同期マシンの数学モデルを解析する場合、通常、以下の前提があります。

（1）三相巻線が対称であると仮定して空間高調波を無視し、結果として生じる空隙磁場は正弦波状に分布する。

（2）磁気飽和を無視する。

（3）鉄損を除く。

（4）巻線に対する周波数および温度変化の影響は考慮されていない。

非同期モータは、空間ベクトル解析を使用して直交ステータ座標系上に記述される。ステータ座標系におけるモータの数学的モデルは、電圧方程式、磁束方程式、トルク方程式、および運動方程式からなる。

2非同期モータ直接トルク制御（DTC）原理

直接トルク制御（DTC）法は、空間ベクトル解析法を用いて、固定子の静止座標系でACモータの数学的モデルを直接解析し、トルクと磁束の連鎖のアルゴリズムモデルを構築し、交流のトルクを計算して制御するヒステリシスループを使用します。コントローラ（バンバン制御）はPWM信号を生成し、トルクの高い動的性能を得るためにスイッチテーブルを介してインバータのスイッチング状態を直接制御する。

基本的な原理は、電圧形インバータのスイッチング特性を最大限に活用することです。連続的に電圧状態を切り替えることにより、ステータ磁束連鎖軌道が円に近づき、すべり周波数がゼロ電圧ベクトルの挿入によって変化してモータのトルクが制御され、変化率は、磁束結合とトルク必要に応じて急激に変化する。

非同期モータ直接トルク制御（DTC）システムは、インバータ、3相非同期モータ、磁束連動推定、トルク推定、ロータ位置推定、スイッチテーブル、PIレギュレータ、およびヒステリシスコンパレータで構成されています。制御システムは、トルクの与えられた信号としてPIレギュレータ出力を介してモータの所定の速度および実際の速度誤差を計算する。同時に、システムは、検出されたモータの三相電流および電圧値に基づいて、鎖交磁束モデルおよびトルクモデルによってモータを計算する。鎖交磁束とトルクの大きさは、モータの回転子の位置、モータの所与の鎖交磁束、トルクと実際の値の誤差を計算します。最終的にインバータのスイッチング電圧ベクトルをその状態に応じて選択することにより、制御要件に従ってモータを調整することができる。トルクを出力し、最終的に速度調整の目的を達成します。