基于直接转矩控制的永磁同步电机控制系统改进策略研究

发布时间：2017-05-09 09:06

  本文关键词：基于直接转矩控制的永磁同步电机控制系统改进策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电机的直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后,交流传动领域电机控制方式的又一次革命。直接转矩控制技术摈弃了矢量控制的解耦思想,对电机的定子磁链和转矩进行直接控制,结构简单,动静态性能良好。在拥有诸多优点的同时,直接转矩控制也存在磁链和转矩脉动严重,低速性能差等问题。本文研究在传统直接转矩控制方法的基础上,针对直接转矩控制存在的问题,提出了控制方法的改进策略。本文首先分析了永磁同步电机的数学模型和直接转矩控制的基本原理,利用MATLAB/Simulink软件建立了永磁同步电机传统直接转矩控制系统的仿真模型,并对系统性能进行了研究。同时完成了控制系统的硬件电路设计和软件设计,实现了永磁同步电机的直接转矩控制。然后,针对直接转矩控制系统存在的转矩脉动问题,本文对直接转矩控制系统转矩脉动的抑制方法进行了研究。对于零矢量抑制直接转矩控制系统转矩脉动的效果进行了仿真研究和分析；研究和分析了不同电压矢量对磁链和转矩的不同控制效果,在此基础上提出了直接转矩控制的改进策略。本文提出了基于零矢量和十二扇区的直接转矩控制系统优化策略,通过“主动插入式”的方法,利用零矢量对电压矢量开关表进行了优化。并对电机运行的不同工况进行分类,分别设计了相应的电压矢量开关表,经过仿真调试运行证明该策略能有效减小永磁同步电机直接转矩控制系统的转矩脉动。最后,本文提出了另一种基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制系统的优化策略,使用模糊控制器代替滞环比较器,细化了磁链和转矩误差的分类,并根据误差分类将系统调节状态分为9种,为9种调节状态设计了不同的电压矢量开关表。经过仿真测试,有效降低了系统的转矩脉动。
【关键词】：永磁同步电机 直接转矩控制 零矢量 模糊控制 优化策略
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 直接转矩控制技术发展概况10-11
• 1.3 本文主要的研究内容及章节安排11-13
• 1.3.1 本文的主要研究内容11-12
• 1.3.2 论文章节安排12-13
• 第2章 永磁同步电机的数学模型及直接转矩控制的基本原理13-20
• 2.1 永磁同步电机的结构13
• 2.2 永磁同步电机的数学模型13-18
• 2.2.1 坐标变换13-16
• 2.2.2 永磁同步电机的数学模型16-18
• 2.3 永磁同步电机直接转矩控制的基本原理18-19
• 2.3.1 永磁同步电机传统直接转矩控制系统结构18-19
• 2.3.2 空间电压矢量的形成19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真和硬件实现20-39
• 3.1 永磁同步电机直接转矩控制系统的MATLAB仿真20-26
• 3.1.1 永磁同步电机传统直接转矩控制系统仿真模型20-23
• 3.1.2 永磁同步电机传统直接转矩控制系统的仿真结果分析23-26
• 3.2 基于直接转矩控制的永磁同步电机控制系统的硬件实现26-38
• 3.2.1 整流电路设计27
• 3.2.2 逆变电路的设计27-28
• 3.2.3 隔离驱动电路设计28-29
• 3.2.4 DSP控制器及外设模块设计29-31
• 3.2.5 检测电路的设计31-33
• 3.2.6 永磁同步电机直接转矩控制系统的软件设计33-35
• 3.2.7 永磁同步电机直接转矩控制系统的硬件实现35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 PMSM直接转矩控制系统中转矩脉动的抑制方法研究39-51
• 4.1 直接转矩控制产生转矩脉动的原因分析39-40
• 4.2 电机产生转矩脉动的危害40-41
• 4.3 PMSM直接转矩控制系统转矩脉动的抑制方法研究41-43
• 4.4 零矢量对抑制PMSM直接转矩控制系统转矩脉动的作用研究43-46
• 4.5 电压空间矢量的选择与作用分析46-49
• 4.5.1 电压矢量对磁链幅值的作用分析46-48
• 4.5.2 电压矢量对转矩角的作用分析48-49
• 4.6 本章小结49-51
• 第5章 基于零矢量和十二扇区的PMSM DTC改进策略研究51-65
• 5.1 扇区的划分51-52
• 5.2 磁链环的设计52-53
• 5.3 电压矢量开关表优化设计53-56
• 5.4 基于零矢量和开关表优化的PMSM DTC改进策略的仿真实现56-63
• 5.4.1 仿真模型56-58
• 5.4.2 仿真结果与分析58-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第6章 基于模糊控制的PMSM DTC系统改进策略研究65-77
• 6.1 基于模糊控制的PMSM DTC系统结构65
• 6.2 定子磁链空间位置的扇区划分65-66
• 6.3 模糊控制器设计66-68
• 6.4 优化开关表设计68-69
• 6.5 基于模糊控制的PMSM DTC优化策略的仿真实现69-75
• 6.5.1 仿真模型69-74
• 6.5.2 仿真结果分析74-75
• 6.6 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 作者简介83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏雷,周国兴,吴启迪;大功率系统的直接转矩控制新方法[J];同济大学学报(自然科学版);1998年05期

2 张斌,李华;直接转矩控制的应用研究[J];甘肃科技;2000年06期

3 徐艳平,曾光,申明;永磁同步电机的直接转矩控制及其数字仿真[J];西安理工大学学报;2003年04期

4 王中华,李巧梅;直接转矩控制提升机的应用[J];煤矿机电;2004年06期

5 巫庆辉,邵诚,徐占国;直接转矩控制技术的研究现状与发展趋势[J];信息与控制;2005年04期

6 李华德;杨立永;李世平;;直接转矩控制技术的新发展[J];变频器世界;2005年03期

7 杨胜波;;直接转矩控制技术的发展探析[J];黑龙江科技信息;2007年07期

8 张岳;王凤翔;;直接转矩控制技术研究综述[J];微电机;2007年09期

9 盛义发;喻寿益;;一种新颖的永磁同步电机直接转矩控制方法[J];微电机;2008年12期

10 林晓梅;李兴广;张袅娜;;永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制仿真研究[J];微电机;2008年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐艳平;曾光;申明;;永磁同步电机的直接转矩控制及其数字仿真[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

2 王明渝;张忠强;;模糊直接转矩控制的永磁同步电机在测功机中的应用研究[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年

3 陈春;张磊;张志宝;;基于Matlab/Simulink的直接转矩控制系统仿真研究[A];第十七届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2007年

4 朱鹏程;康勇;陈坚;;一种新颖的变占空比直接转矩控制方案[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

5 王超;李世华;田玉平;;基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集（一）[C];2005年

6 许为;奚国华;喻寿益;桂卫华;;一种改进直接转矩控制性能的方法[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年

7 裴雪军;朱鹏程;康勇;陈坚;;永磁同步电动机直接转矩控制研究及仿真[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

8 张志宝;;直接转矩控制策略的仿真研究[A];第十六届全国煤炭自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2006年

9 林引;陈少航;朱兴林;刘亚辉;;感应电机直接转矩控制的仿真研究[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

10 黄波;林健;;直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 苑海志;通钢购置先进驱动系统[N];吉林日报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 牛峰;永磁同步电机直接转矩控制策略的研究[D];河北工业大学;2015年

2 孙丹;高性能永磁同步电机直接转矩控制[D];浙江大学;2004年

3 金孟加;面贴式永磁同步电机直接转矩控制策略研究[D];浙江大学;2006年

4 徐艳平;永磁同步电动机减小转矩脉动的直接转矩控制方法研究[D];西安理工大学;2008年

5 徐中;基于FNNS的感应电机直接转矩控制研究[D];大连理工大学;2001年

6 宋昌林;基于磁场定向的感应电机直接转矩控制研究[D];西南交通大学;2004年

7 巫庆辉;三相感应电机无速度传感器直接转矩控制技术研究[D];大连理工大学;2006年

8 张志锋;感应电机无速度传感器直接转矩控制关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年

9 黄志武;无速度传感器直接转矩控制策略的研究[D];中南大学;2006年

10 刘英培;PMSM直接转矩控制方法及实验研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨程;三相交流异步电动机控制系统的开发[D];西安石油大学;2015年

2 王思;基于扩展卡尔曼方法的无速度传感器直接转矩控制[D];昆明理工大学;2015年

3 马玉凤;双三相永磁同步电机直接转矩控制的研究[D];郑州大学;2015年

4 薛少妍;基于DSP的直接转矩控制变频器的研究[D];大连海事大学;2015年

5 高文;基于直接转矩控制的大功率定扭矩电动扳手驱动器设计[D];山东大学;2015年

6 宋庆旺;低转速直驱式永磁同步风力发电机直接转矩控制性能优化[D];电子科技大学;2014年

7 王昭均;基于PMSM的电动助力转向系统设计及控制特性研究[D];重庆交通大学;2015年

8 孙超;车辆用稀土永磁起动发电一体化装置及控制技术研究[D];山东理工大学;2012年

9 钟庭欢;电动轮自卸车牵引机直接转矩控制研究[D];湘潭大学;2015年

10 张真真;基于模型设计的DSP异步电动机直接转矩控制[D];青岛科技大学;2015年

  本文关键词：基于直接转矩控制的永磁同步电机控制系统改进策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：352197