一种基于PMSM的负载模拟系统研制及容错控制研究
发布时间：2023-03-10 21:19
在研发电机控制系统过程中,考察现实工况是非常必要的。普通实验室使用直流发电机加能耗电阻作为负载,这种“虚假负载”的精度很差,不能很好的模拟实际生产中的负载条件,因此测试结果无法准确反映系统的实际工作条件。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)相比于其他电机具有功率因数大、运行效率高、调速范围宽和维修方便等优点。因此,本文研制基于PMSM的负载模拟系统,完成电机控制实验中的加载需求。在电动机运行过程中,发生各种故障的可能性很大,从而可能危及电动机与整个驱动控制系统。因此,在故障条件下使用容错控制方法来保障电机的正常运行显得至关重要。本文针对电机的高阻连接(High-Resistance Connection,HRC)故障,研究了永磁同步电机驱动系统的容错控制策略。本文以永磁同步电机为研究对象。首先,建立了正常情况下永磁同步电机的数学模型,阐述了负载模拟的实现原理,并完成了负载模拟系统的仿真验证。完成了永磁同步电机控制及负载模拟系统的硬件设计和软件编写,并且为其开发了配套的多功能外壳,至此完成了PMSM控制及负载模拟系统的研制。搭...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 项目背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 PMSM控制及负载模拟的工作原理
2.1 引言
2.2 PMSM结构与工作原理
2.2.1 PMSM的基本结构
2.2.2 PMSM工作原理
2.3 自然坐标系中PMSM数学模型
2.4 坐标变换
2.4.1 Clark转换
2.4.2 Park转换
2.4.3 同步旋转坐标系和自然坐标系的联系
2.5 PMSM在同步旋转坐标系下的数学模型
2.6 基于PMSM的负载模拟原理及实现
2.6.1 负载模拟原理
2.6.2 负载模拟的实现
2.7 负载模拟的仿真验证
2.7.1 稳态过程仿真分析
2.7.2 动态过程仿真分析
2.8 本章小结
第三章 PMSM控制及负载模拟系统的硬件设计
3.1 引言
3.2 各个硬件模块设计
3.2.1 电机控制最小系统设计
3.2.2 电源供电电路设计
3.2.3 电流采样电路设计
3.2.4 电压采样电路设计
3.2.5 位置采样电路设计
3.2.6 驱动和逆变电路设计
3.2.7 数模转换电路设计
3.2.8 通信电路设计
3.2.9 底板设计
3.3 整体硬件模块设计
3.4 系统PCB设计与焊接
3.5 控制驱动器指标参数
3.6 本章小结
第四章 PMSM控制及负载模拟系统的软件设计
4.1 引言
4.2 控制程序整体框架
4.3 中断服务程序
4.3.1 一种新型中断源配置方法
4.3.2 电流和电压采样
4.3.3 过压过流保护
4.3.4 转子初始位置定位
4.3.5 位置的校准
4.3.6 数模转换应用与开发
4.3.7 通信程序设计
4.3.8 脉宽调制信号的产生
4.4 本章小结
第五章 PMSM控制及负载模拟系统的实验研究
5.1 前言
5.2 实验系统组成与设计
5.3 实验结果与分析
5.3.1 稳态过程实验分析
5.3.2 动态过程实验分析
5.4 本章小结
第六章 带高阻连接故障的PMSM驱动系统容错控制
6.1 引言
6.2 HRC故障下的PMSM模型
6.3 控制策略
6.4 PMSM容错控制
6.4.1 单相HRC故障下的容错控制
6.4.2 两相HRC故障下的容错控制
6.5 仿真验证
6.5.1 控制性能分析
6.5.2 电机铜损分析
6.5.3 不同工作点下的性能分析
6.5.4 暂态过程分析
6.6 实验验证
6.7 本章小结
结论
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
本文编号：3758581
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 项目背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 PMSM控制及负载模拟的工作原理
2.1 引言
2.2 PMSM结构与工作原理
2.2.1 PMSM的基本结构
2.2.2 PMSM工作原理
2.3 自然坐标系中PMSM数学模型
2.4 坐标变换
2.4.1 Clark转换
2.4.2 Park转换
2.4.3 同步旋转坐标系和自然坐标系的联系
2.5 PMSM在同步旋转坐标系下的数学模型
2.6 基于PMSM的负载模拟原理及实现
2.6.1 负载模拟原理
2.6.2 负载模拟的实现
2.7 负载模拟的仿真验证
2.7.1 稳态过程仿真分析
2.7.2 动态过程仿真分析
2.8 本章小结
第三章 PMSM控制及负载模拟系统的硬件设计
3.1 引言
3.2 各个硬件模块设计
3.2.1 电机控制最小系统设计
3.2.2 电源供电电路设计
3.2.3 电流采样电路设计
3.2.4 电压采样电路设计
3.2.5 位置采样电路设计
3.2.6 驱动和逆变电路设计
3.2.7 数模转换电路设计
3.2.8 通信电路设计
3.2.9 底板设计
3.3 整体硬件模块设计
3.4 系统PCB设计与焊接
3.5 控制驱动器指标参数
3.6 本章小结
第四章 PMSM控制及负载模拟系统的软件设计
4.1 引言
4.2 控制程序整体框架
4.3 中断服务程序
4.3.1 一种新型中断源配置方法
4.3.2 电流和电压采样
4.3.3 过压过流保护
4.3.4 转子初始位置定位
4.3.5 位置的校准
4.3.6 数模转换应用与开发
4.3.7 通信程序设计
4.3.8 脉宽调制信号的产生
4.4 本章小结
第五章 PMSM控制及负载模拟系统的实验研究
5.1 前言
5.2 实验系统组成与设计
5.3 实验结果与分析
5.3.1 稳态过程实验分析
5.3.2 动态过程实验分析
5.4 本章小结
第六章 带高阻连接故障的PMSM驱动系统容错控制
6.1 引言
6.2 HRC故障下的PMSM模型
6.3 控制策略
6.4 PMSM容错控制
6.4.1 单相HRC故障下的容错控制
6.4.2 两相HRC故障下的容错控制
6.5 仿真验证
6.5.1 控制性能分析
6.5.2 电机铜损分析
6.5.3 不同工作点下的性能分析
6.5.4 暂态过程分析
6.6 实验验证
6.7 本章小结
结论
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
本文编号：3758581
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