15、基于MATLAB/Simulink/dSPACE环境的感应电机驱动控制方案实现

基于MATLAB/Simulink/dSPACE环境的感应电机驱动控制方案实现

1. 引言

鼠笼式感应电机（IM）在工业变速应用中广泛使用，功率范围从几瓦到兆瓦。然而，由于其非线性和复杂结构，对其转矩和速度的控制颇具挑战。过去五十年来，出现了许多先进的感应电机驱动控制方案。

20世纪60年代，速度控制原理基于稳态感应电机模型，即“标量控制方法”，但该方法在瞬态过程中无法达到最佳性能。到了70年代，基于感应电机动态模型的不同控制方案得以发展，其中包括矢量控制，它属于磁场定向控制（FOC）方法。矢量控制的原理是独立控制电机电流的两个Park分量，分别用于产生转矩和磁通，使感应电机驱动如同独立励磁的直流电机驱动。自80年代起，研究人员对FOC和矢量控制进行改进，使其成为感应电机驱动的行业标准，还催生了直接自控制（DSC）和直接转矩控制（DTC）等新策略。DTC的原理是通过施加适当的定子电压空间矢量直接控制感应电机的定子磁通和转矩。

与标量控制相比，矢量控制、FOC、DSC和DTC克服了其主要缺点，因为这些控制方案基于适用于瞬态条件的感应电机模型。不过，DTC和DSC存在开关频率可变和转矩脉动较大的问题。为解决这些问题，提出了将空间矢量脉宽调制（SV - PWM）与DTC结合的DTC - 空间矢量调制（DTC - SVM）方法，同时保留DTC的基本概念。

本文旨在借助dSPACE平台和Matlab/Simulink环境，帮助学生理解电压源逆变器感应电机驱动的三种控制方案：标量控制、矢量控制和DTC - SVM。首先，通过基于矢量控制方案的程序确定感应电机参数，因为准确的参数测量对控制方法至关重要。然后，进行离线仿真，最后开展速度调节和速度跟踪实验。