永磁同步电机SVM-DTC控制系统设计

发布时间：2021-06-09 09:20

交流训速系统在工业领域扮演者重要的角色,其中永磁同步电机组成的调速系统以其高功率密度、结构简单等特点在一些对性能要求高的领域被广泛运用。直接转矩控制技术从开始出现就以其控制策略简单、对电机参数要求低、系统鲁棒性好、响应迅速、动态性能好等优点在永磁同步电机的应用上也受到关注。本论文在开始先介绍了永磁同步电机的特点与基本结构,然后列出电机在几种不同坐标系下的数学模型,针对传统直接转矩由于滞环比较器产生的转矩脉动采用了SVM-DTC控制策略,并且详细介绍了SVPWM的基本原理。在这些基础上重点介绍了定子磁链观测,对采用电压电流模型的纯积分观测法中的问题进行了分析,并且根据这些问题提出了一种新的磁链观测方法,提高了磁链观测的准确度。为实现永磁同步电机SVM-DTC控制策略,本文搭建了基于DSPF28335电机控制系统软硬件平台,硬件方面以IPM智能功率模块为开关器件,F28335为核心控制器,设计了外围电路。软件方面采用C语言编写,在CCS V3.3环境下完成系统的程序设计,对新型定子磁链观测器以及三相电压的计算的数字实现做了详细介绍,实现采用新型定子磁链观测器的定子磁链计算、转矩磁链角度计算、SVPWM、PI调节器、电流电压信号采集等功能。通过Matlab/Simulink对新型定子磁链进行仿真,结果表明新型磁链观测器能够有效的解决幅值畸变和相位偏移问题,消除直流偏移误差。最后对整个电机的控制系统进行硬件电路搭建,完成控制系统的调试,实验结果表明本文提出的磁链观测方法效果较好,动态性能好,运行稳定,接近预期的结果。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341

文章目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 永磁同步电机调速系统概述

1.3 直接转矩控制技术概述

1.4 本论文的研究结构和内容

2 永磁同步电机结构及数学模型

2.1 永磁同步电机结构与特点

2.2 永磁同步电机数学模型

2.2.1 永磁同步电机中的坐标变换

2.2.2 三相静止坐标系中的数学模型

2.2.3 αβ坐标系中的数学模型

2.3 本章小结

3 永磁同步电机SVM-DTC控制理论

3.1 传统直接转矩控制理论

3.2 电压空间矢量脉宽调制

3.2.1 SVPWM基本原理

3.2.2 SVPWM实现方法

3.3 SVM-DTC控制

3.4 本章小结

4 定子磁链观测

4.1 传统纯积分器观测法

4.2 低通滤波器观测法

4.3 新型改进磁链观测法

4.3.1 直流偏移误差及补偿问题解决

4.3.2 动态性能问题解决

4.4 MATLAB仿真结果

4.4.1 直流偏移误差及补偿问题仿真

4.4.2 动态性能问题仿真

4.5 本章小结

5 系统硬件组成

5.1 电源模块

5.1.1 整流滤波电路

5.1.2 开关电源电路

5.2 检测模块

5.2.1 转速测量

5.2.2 电压测量

5.2.3 电流测量

5.3 功率模块

5.3.1 IPM驱动电路

5.3.2 驱动保护电路

5.4 控制模块

5.5 本章小结

6 系统软件设计

6.1 程序设计

6.1.1 主程序设计

6.1.2 中断服务程序设计

6.2 数字PI调节器

6.3 三相相电压估算

6.4 定子磁链、磁链角度和转矩估算

6.4.1 定子磁链计算

6.4.2 磁链角度和电磁转矩估算

6.5 本章小结

7 实验结果与分析

7.1 实验平台

7.2 实验数据

7.2.1 SVPWM波形

7.2.2 定子磁链观测器

7.2.3 定子磁链和磁链角度

7.2.4 转矩波形图

7.2.5 动态响应图

7.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

【参考文献】