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

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

1. 引言

鼠笼式感应电动机（IM）是工业中广泛应用于变速场景的主力电机，功率范围从几瓦到兆瓦级。然而，由于其非线性和复杂的结构，对这类电机的转矩和速度控制颇具挑战。在过去的五十年里，出现了许多先进的感应电动机驱动控制方案。

20世纪60年代，速度控制原理基于感应电动机的稳态模型，即所谓的“标量控制方法”。但这种方法在瞬态过程中无法达到最佳性能，这是其主要缺点。到了70年代，基于感应电动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量，使感应电动机驱动的运行类似于他励直流电动机驱动。

自80年代以来，许多研究致力于改进FOC和矢量控制，使其成为感应电动机驱动行业的标准。同时，这些研究还催生了新的控制策略，如直接自控制（DSC）和直接转矩控制（DTC）。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动机的定子磁通量和转矩。

矢量控制、FOC、DSC和DTC克服了标量控制的主要缺点，因为这些控制方案基于适用于瞬态条件的感应电动机模型。与矢量控制和FOC相比，DTC和DSC具有较高的转矩动态性能，但存在开关频率可变和转矩脉动较大的缺点。将空间矢量脉宽调制（SV - PWM）与DTC结合（本文称为DTC - 空间矢量调制或DTC - SVM）被提出作为克服这些缺点的解决方案，同时坚持DTC的基本概念。

本文的目的不是对所有感应电动机控制方法进行概述或改进它们，而是提供一个强大的工具，帮助学生理解电压源逆变器感应电动机驱动的一些控制方案，即标量控