基于dSPACE的五相感应电机直接转矩控制研究

发布时间：2017-06-08 21:04

  本文关键词：基于dSPACE的五相感应电机直接转矩控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当代社会,电力电子技术不断发展,多相电机调速系统也随之快速发展。相比三相电机,多相电机具有更多的自由度、可以实现低压大功率和容错控制等很多优点。虽然目前为止,多相电机已经在舰船推进、航空航天等领域有了一定的应用,但是多相电机的相关理论仍需进一步被完善。基于绕组函数的基本理论,本文对五相电机的磁动势进行了分析,根据分析时间和空间谐波,解释了多相电机的多自由度。根据多相电机坐标变换的思想,建立了五相感应电机数学模型。利用坐标变换对模型进行化简,通过分别控制坐标变化后的两个相互正交的平面,实现对五相感应电机的控制,为直接转矩控制奠定了理论基础。完成了基于dSPACE平台的五相感应电机直接转矩控制实验平台的设计,主要包括带有dSPACE电机控制库的MATLAB/Simulink程序的设计,以及实现五相感应电机与dSPACE相连接的转接硬件板设计,从而为研究五相感应电机控制算法提供了实验平台。分析了传统直接转矩控制存在较大谐波电流的原因,考虑到五相感应电机的两个平面均可控,可以通过基于消除谐波的空间矢量调制算法来选择一定的电压矢量,使得谐波平面合成电压矢量为0,从而达到消除谐波的效果。但消除谐波的空间矢量调制的直接转矩控制的转矩脉动依然较大,为此本文在消除谐波矢量调制算法的基础上加入了占空比算法,讨论了常用的三种占空比的求解算法,并提出了一种新的求解占空比的算法。该算法以减小每个采样周期中转矩最大值和最小值的平均值与给定转矩之间的差值的绝对值最小为目的,从而有效抑制了转矩脉动。最后,利用以dSPACE为核心的五相感应电机调速系统的实验平台,对传统的直接转矩控制和占空比优化的直接转矩控制进行了测试,实验结果验证了新算法不仅具有较好的稳态电流,还具有良好的转矩响应。
【关键词】：五相感应电机 dSPACE 直接转矩控制 占空比 消除谐波的矢量调制算法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM346
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 多相电机概述12-14
• 1.2.1 多相电机系统特点12-13
• 1.2.2 多相电机发展现状13-14
• 1.3 直接转矩控制策略概述14-17
• 1.3.1 直接转矩控制研究现状14-15
• 1.3.2 传统直接转矩控制15-17
• 1.4 本课题主要研究内容17-18
• 第2章 多相感应电机数学模型18-29
• 2.1 多相电机磁动势分析18-23
• 2.2 多相感应电机数学模型23-28
• 2.2.1 电压方程23-27
• 2.2.2 电磁转矩方程27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 基于dSPACE的五相感应电机实验平台设计29-42
• 3.1 dSPACE简介29-30
• 3.2 dSPACE实时系统30-32
• 3.2.1 RCP——快速控制原型31
• 3.2.2 HILS——硬件在回路仿真31-32
• 3.3 基于dSPACE的五相感应电机直接转矩系统32-41
• 3.3.1 系统软件部分32-34
• 3.3.2 系统硬件部分34-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 占空比优化的五相感应电机直接转矩控制42-72
• 4.1 传统五相感应电机直接转矩控制42-48
• 4.1.1 磁链观测原理43-46
• 4.1.2 转矩观测原理46
• 4.1.3 滞环比较器原理46-47
• 4.1.4 空间电压矢量选择47-48
• 4.2 基于消除谐波的空间矢量调制算法的五相感应电机DTC48-53
• 4.2.1 相电压的求解48-50
• 4.2.2 电压空间矢量的表示50-51
• 4.2.3 消除谐波的空间矢量调制算法51-53
• 4.3 基于占空比调制的直接转矩控制53-55
• 4.3.1 占空比控制算法的原理分析53-54
• 4.3.2 转矩变化率的求解54-55
• 4.4 五相感应电机直接转矩控制的占空比优化研究55-62
• 4.4.1 占空比控制的原理55-57
• 4.4.2 传统占空比求解方法57-59
• 4.4.3 转矩脉动幅值最小占空比求解方法59-62
• 4.5 实验波形62-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第5章 总结与展望72-74
• 5.1 全文总结72-73
• 5.2 展望73-74
• 参考文献74-80
• 作者学习期间发表的文章80

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本文编号：433724