永磁同步电动机SVM-DTC控制策略研究

发布时间：2020-11-13 05:02

　　 永磁同步电动机具有高效率、高功率因数、结构简单等优点,在工业电动机调速领域中得到广泛应用。直接转矩控制技术控制策略简单、动态响应快,结合永磁同步电动机的优势,发展起来的永磁同步电动机直接转矩控制技术在各个高性能电动机控制场合已逐渐得到应用。本文以正弦波永磁同步电动机为被控对象,并对其直接转矩控制策略进行研究。本文首先介绍了永磁同步电动机的基本特点,并系统介绍了永磁同步电动机直接转矩控制的基本原理。传统直接转矩控制系统存在着输出转矩脉动大,功率变换器开关频率不稳以及空间电压矢量利用率低等问题。针对传统DTC系统不足,采用了SVPWM手段进行改进,并详细介绍了SVM-DTC控制策略基本原理。在SVM-DTC系统中重点研究了非恒值磁链幅值给定的条件下的传统定子磁链观测器不足,并提出改进方法,提高了磁链观测的精度。其次,本文给出了永磁同步电动机SVM-DTC系统的结构框图,在Matlab/Simulink中建立整个系统的仿真模型进行仿真。仿真结果表明新型磁链观测器在非恒值条件下的磁链观测准确,并能大大减小传统直接转矩控制策略所带来的转矩脉动。通过仿真验证了永磁同步电动机SVM-DTC系统在非恒值磁链幅值给定的条件下正常运行的可行性。为实现永磁同步电动机SVM-DTC控制策略,搭建了基于TMS320F28335的电机控制平台。以IPM智能功率模块为主要开关器件,设计了驱动硬件电路以及电流和转速采集硬件电路。最后进行硬件电路调试,实验结果表明本文采用的SVM-DTC方法输出性能好,验证了SVM-DTC方案的可行性,为实际工程应用奠定了理论基础。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM341
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 永磁同步电动机控制策略
        1.2.1 直接转矩控制与矢量控制的关系与比较
        1.2.2 直接转矩控制研究的主要问题
    1.3 国内外直接转矩控制研究现状
    1.4 研究的主要问题和论文结构
2 永磁同步电动机数学模型
    2.1 永磁同步电动机的基本结构
    2.2 永磁同步电动机数学模型
        2.2.1 定子电压方程和磁链方程
        2.2.2 运动方程
    2.3 坐标变换
        2.3.1 Clarke变换
        2.3.2 αβ两相静止坐标系与xy两相旋转坐标系的变换
        2.3.3 dq两相旋转坐标系和xy两相旋转坐标系之间的变换
    2.4 本章小结
3 永磁同步电动机直接转矩控制理论
    3.1 传统DTC控制理论
    3.2 SVM-DTC控制理论
        3.2.1 空间电压矢量脉宽调制（SVM）原理
        3.2.2 SVM-DTC控制原理
        3.2.3 两种控制理论的对比分析
    3.3 永磁同步电动机SVM-DTC系统仿真研究
        3.3.1 系统仿真模型搭建
        3.3.2 稳态性能分析
        3.3.3 动态性能分析
    3.4 非恒值磁链幅值给定SVM-DTC控制系统
        3.4.1 非恒值磁链幅值给定系统理论
        3.4.2 系统仿真性能对比
    3.5 本章小结
4 定子磁链观测器改进方案
    4.1 传统纯积分观测器
    4.2 反馈型积分观测器
        4.2.1 常用三种积分观测器结构
        4.2.2 三种积分观测器优缺点
    4.3 新型定子磁链积分观测器
        4.3.1 新型积分观测器结构
        4.3.2 系统仿真结果对比
    4.4 本章小结
5 永磁同步电动机控制系统设计与调试
    5.1 系统硬件设计
        5.1.1 主回路
        5.1.2 驱动功率模块
        5.1.3 转速采集电路
        5.1.4 电流采集电路
    5.2 系统软件设计
        5.2.1 主程序流程图
        5.2.2 中断服务程序
    5.3 实验调试结果及分析
        5.3.1 实物硬件平台
        5.3.2 信号驱动电路
        5.3.3 速度采集电路
        5.3.4 定子磁链实验结果
        5.3.5 电机转速及转矩比较实验结果
    5.4 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

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本文编号：2881765