PMSM-DTC转矩脉动抑制原理研究
发布时间：2021-03-25 12:58
永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,简称PMSM）以其结构简单、体积小、高功率密度、高效率等优势广泛应用于家电、电动汽车、轨道交通、工业控制等诸多领域。直接转矩控制（Direct torque control,简称DTC）是一种结构简单、动态响应快的常用控制策略,其控制特性直接关系电机的运行性能。本文以PMSM-DTC控制系统为研究对象,针对两电平逆变器正常拓扑和容错四开关逆变器拓扑供电下PMSM驱动系统的直接转矩控制展开研究,旨在抑制电磁转矩脉动,提升电机运行的稳定性与可靠性。首先,分别建立了永磁同步电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。基于两相旋转坐标系下的数学模型,给出了PMSM双闭环的FOC方案;基于两相静止坐标系下的数学模型,分析了PMSM转矩、磁链双滞环DTC方案;并对两种控制方案的实现方式、参数敏感性以及电机运行的动、静态性能等方面进行了分析和比较。其次,分析了传统PMSM直接转矩转矩脉动大的形成原因,通过对比零矢量在异步电机和永磁同步电机直接转矩控制中的作用效果,明确了零矢量具有在PMSM-DT...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 课题的研究现状与发展趋势
1.3 本文主要研究内容
2 永磁同步电动机的基本原理及其控制策略
2.1 永磁同步电动机的结构与分类
2.2 常用坐标系
2.3 永磁同步电动机的数学模型
2.3.1 三相静止ABC坐标系下的数学模型
2.3.2 两相静止αβ坐标系下的数学模型
2.3.3 两相旋转dq坐标系下的数学模型
2.3.4 两相旋转xy坐标系下的数学模型
2.4 不同坐标系之间的坐标变换
2.5 永磁同步电动机的常用控制策略
2.5.1 矢量控制
2.5.2 直接转矩控制
2.5.3 直接转矩控制与矢量控制的对比
2.6 本章小结
3 永磁同步电动机直接转矩控制技术
3.1 经典的PMSM-DTC
3.2 PMSM-DTC中转矩脉动产生原因
3.3 零矢量在异步电动机与永磁同步电动机中的作用对比
3.3.1 转矩变化量的结构
3.3.2 影响转矩变化量的因素
3.3.3 在PMSM-DTC中应用零矢量
3.4 仿真实验
3.4.1 控制系统的模型搭建
3.4.2 仿真结果分析
3.5 本章小结
4 PMSM-DTC的容错运行系统
4.1 常见的逆变器故障情况
4.2 容错运行的拓扑结构
4.3 容错运行的仿真实验
4.4 合成虚拟电压矢量
4.5 本章小结
5 控制系统的实现与实验结果分析
5.1 硬件电路设计
5.1.1 主电路
5.1.2 保护电路
5.1.3 隔离驱动电路
5.1.4 电枢电流检测电路
5.1.5 转速检测电路
5.2 控制程序设计
5.2.1 主控制程序的流程
5.2.2 中断服务程序的流程
5.3 硬件电路调试与实验结果分析
5.3.1 PWM信号的传输
5.3.2 信号检测
5.3.3 实验结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种优化的永磁同步电动机直接转矩控制开关表[J]. 李耀华,曲亚飞,孟祥臻,师浩浩,焦森. 微电机. 2017(12)
[2]三相四开关逆变器供电的IPMSM直接转矩控制系统建模与分析[J]. 袁庆伟,赵荣祥. 电工技术学报. 2017(15)
[3]车用永磁同步电机三相四开关容错控制研究[J]. 仇里森,吴志红,朱元,熊礼勇,雷小军. 机电一体化. 2017(05)
[4]基于多级滞环控制器的永磁同步电机直接转矩控制[J]. 肖萌,史婷娜,王志强,夏长亮. 中国电机工程学报. 2017(14)
[5]表贴式永磁同步电机准稳态多参数在线辨识[J]. 刘金海,陈为. 电工技术学报. 2016(17)
[6]永磁同步电机直接转矩控制的研究及算法改进[J]. 高靖凯,林荣文,张润波. 电机与控制应用. 2015(11)
[7]稀土永磁材料在永磁电机中的应用[J]. 郑大伟,朱明刚,郑立允,李卫. 微特电机. 2015(04)
[8]交流电机控制策略的发展综述[J]. 程启明,程尹曼,王映斐,汪明媚. 电力系统保护与控制. 2011(09)
[9]永磁容错电机最优电流直接控制策略[J]. 郝振洋,胡育文,黄文新,余文涛,许顺. 中国电机工程学报. 2011(06)
[10]基于DSP的异步电机矢量控制系统设计与实现[J]. 罗辉,胡泽,王文静,石磊. 电力电子技术. 2008(09)
硕士论文
[1]基于DSP的永磁同步电机伺服系统研究[D]. 路永良.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于直接转矩控制变频器的设计与实现[D]. 何志.大连海事大学 2013
[3]永磁同步电机直接转矩控制系统逆变器故障下的容错运行研究[D]. 何宗元.浙江大学 2007
本文编号：3099721
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 课题的研究现状与发展趋势
1.3 本文主要研究内容
2 永磁同步电动机的基本原理及其控制策略
2.1 永磁同步电动机的结构与分类
2.2 常用坐标系
2.3 永磁同步电动机的数学模型
2.3.1 三相静止ABC坐标系下的数学模型
2.3.2 两相静止αβ坐标系下的数学模型
2.3.3 两相旋转dq坐标系下的数学模型
2.3.4 两相旋转xy坐标系下的数学模型
2.4 不同坐标系之间的坐标变换
2.5 永磁同步电动机的常用控制策略
2.5.1 矢量控制
2.5.2 直接转矩控制
2.5.3 直接转矩控制与矢量控制的对比
2.6 本章小结
3 永磁同步电动机直接转矩控制技术
3.1 经典的PMSM-DTC
3.2 PMSM-DTC中转矩脉动产生原因
3.3 零矢量在异步电动机与永磁同步电动机中的作用对比
3.3.1 转矩变化量的结构
3.3.2 影响转矩变化量的因素
3.3.3 在PMSM-DTC中应用零矢量
3.4 仿真实验
3.4.1 控制系统的模型搭建
3.4.2 仿真结果分析
3.5 本章小结
4 PMSM-DTC的容错运行系统
4.1 常见的逆变器故障情况
4.2 容错运行的拓扑结构
4.3 容错运行的仿真实验
4.4 合成虚拟电压矢量
4.5 本章小结
5 控制系统的实现与实验结果分析
5.1 硬件电路设计
5.1.1 主电路
5.1.2 保护电路
5.1.3 隔离驱动电路
5.1.4 电枢电流检测电路
5.1.5 转速检测电路
5.2 控制程序设计
5.2.1 主控制程序的流程
5.2.2 中断服务程序的流程
5.3 硬件电路调试与实验结果分析
5.3.1 PWM信号的传输
5.3.2 信号检测
5.3.3 实验结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种优化的永磁同步电动机直接转矩控制开关表[J]. 李耀华,曲亚飞,孟祥臻,师浩浩,焦森. 微电机. 2017(12)
[2]三相四开关逆变器供电的IPMSM直接转矩控制系统建模与分析[J]. 袁庆伟,赵荣祥. 电工技术学报. 2017(15)
[3]车用永磁同步电机三相四开关容错控制研究[J]. 仇里森,吴志红,朱元,熊礼勇,雷小军. 机电一体化. 2017(05)
[4]基于多级滞环控制器的永磁同步电机直接转矩控制[J]. 肖萌,史婷娜,王志强,夏长亮. 中国电机工程学报. 2017(14)
[5]表贴式永磁同步电机准稳态多参数在线辨识[J]. 刘金海,陈为. 电工技术学报. 2016(17)
[6]永磁同步电机直接转矩控制的研究及算法改进[J]. 高靖凯,林荣文,张润波. 电机与控制应用. 2015(11)
[7]稀土永磁材料在永磁电机中的应用[J]. 郑大伟,朱明刚,郑立允,李卫. 微特电机. 2015(04)
[8]交流电机控制策略的发展综述[J]. 程启明,程尹曼,王映斐,汪明媚. 电力系统保护与控制. 2011(09)
[9]永磁容错电机最优电流直接控制策略[J]. 郝振洋,胡育文,黄文新,余文涛,许顺. 中国电机工程学报. 2011(06)
[10]基于DSP的异步电机矢量控制系统设计与实现[J]. 罗辉,胡泽,王文静,石磊. 电力电子技术. 2008(09)
硕士论文
[1]基于DSP的永磁同步电机伺服系统研究[D]. 路永良.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于直接转矩控制变频器的设计与实现[D]. 何志.大连海事大学 2013
[3]永磁同步电机直接转矩控制系统逆变器故障下的容错运行研究[D]. 何宗元.浙江大学 2007
本文编号：3099721
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