基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统的研究

发布时间：2023-02-11 11:14

　　利用电力驱动汽车、飞机、舰船等近来成为研究热潮,电机及其驱动技术是其研究的关键。由于与传统的三相驱动系统相比,多相系统开关器件耐压耐流小、可靠性高,更适合应用于高可靠高功率需求领域。本课题来源于国家自然科学基金《全电飞机推进用不对称单元多相电机》,本文针对应用于全电飞机领域的基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统展开研究。本文参照多相电机与三相电机的关系,提出了一种三套五相的分组建模方式,并且以此基础建立了一套三套五相并联驱动的矢量控制系统。通过在Simulink中进行仿真分析和实验验证,表明设计的分组矢量控制系统能正常运行,同时也通过对两套绕组过载运行和一套绕组降载运行这两种缺套仿真分析和实验验证,表明电机缺套运行时,剩余套绕组通过过载运行或电机降载运行,电机仍能平稳地运行。全电飞机要求电机及其系统拥有高可靠性、高容错性。本文主要研究适于不同PWM调制方式的容错控制方法。由于采取分组控制方法,因此断相时,可采取故障组五相电机容错控制方法进行理论分析。理论分析表明基于五相六开关和正常的SVPWM均不易实现容错控制,PWM跟踪电流控制和基于五相六桥臂的SVPWM都能实现电机容错。针对常...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
    1.2 多相电机驱动系统国内外研究现状
        1.2.1 多相电机高性能控制方法研究
        1.2.2 多相电机容错策略研究
        1.2.3 多相逆变器PWM控制研究
    1.3 电机微控制器发展现状
    1.4 FPGA控制器软件发展现状
    1.5 本文研究主要内容
第2章 十五相PMSM数学模型建立及矢量控制系统仿真研究
    2.1 引言
    2.2 五相PMSM数学模型
        2.2.1 电压方程
        2.2.2 磁链方程
        2.2.3 转矩方程
        2.2.4 五相PMSM坐标变换矩阵
    2.3 十五相PMSM数学模型
    2.4 十五相PMSM矢量控制系统及其仿真研究
    2.5 本章小结
第3章 十五相PMSM适于PWM调制方式的容错控制研究
    3.1 引言
    3.2 基于PWM跟踪控制容错理论分析
        3.2.1 滞环比较方式
        3.2.2 三角波比较方式
    3.3 五相SVPWM调制容错理论分析
        3.3.1 基于五相六开关SVPWM容错理论分析
        3.3.2 基于五相六桥臂SVPWM容错理论分析
    3.4 不同容错方法仿真分析与比较
    3.5 本章小结
第4章 十五相PMSM控制系统硬件电路设计
    4.1 引言
    4.2 主控制器电路设计
        4.2.1 FPGA主控制器设计
        4.2.2 电源电路设计
        4.2.3 采样电路设计
        4.2.4 双向缓冲电路设计
    4.3 驱动电路组成与设计
        4.3.1 功率开关器件保护电路设计
        4.3.2 隔离驱动电路设计
    4.4 电流电压检测保护电路设计
    4.5 电磁干扰抑制措施研究
    4.6 本章小结
第5章 十五相PMSM控制系统软件设计和实验研究
    5.1 引言
    5.2 十五相PMSM控制系统软件设计
        5.2.1 采样模块设计
        5.2.2 三角函数计算模块设计
        5.2.3 数字PI调节模块设计
        5.2.4 SVPWM模块设计
        5.2.5 电流滞环模块设计
    5.3 实验验证
        5.3.1 十五相三套五相绕组并联驱动实验研究
        5.3.2 五相六桥臂SVPWM控制及电流滞环控制对比实验研究
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3740279