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基于DSP的永磁同步电动机直接转矩控制研究

作　者: 楚小刚
导　师: 刘军
学　校: 西安理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 永磁同步电动机 直接转矩控制 模糊零电压矢量策略 参考电压矢量空间矢量调制策略 参考磁链矢量电压空间矢量调制策略
分类号: TM351
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


异步电动机直接转矩控制策略是德国学者M.Depenbrock于1985年提出的(direct torque control)。直接转矩控制策略直接对电机定子磁链和转矩进行控制,解决了交流电机矢量控制策略存在的转子磁场定向解耦控制复杂性问题,具有优良的动态和静态性能,已成功应用于高性能异步电机交流调速系统中。但是,在低速运行时,直接转矩控制交流调速系统存在着转矩、磁链脉动较大的缺点。本文首先研究了永磁同步电机直接转矩控制的基本原理,利用MATLAB/SIMULINK仿真工具对永磁同步电机直接转矩控制系统进行了仿真研究,分析了永磁同步电机直接转矩控制系统存在转矩脉动的原因,研究了模糊零电压矢量分配策略,提出了基丁参考电压空间矢量调制和参考磁链矢量调制策略的永磁同步电动机直接转矩控制系统方案。仿真试验结果表明转矩脉动和磁链脉动显著减小,逆变器频率基本保持恒定。基于TMS320F240DSP设计了永磁同步电动机直接转矩控制系统的硬件和软件。

全文目录


1 绪论  9-13
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 课题研究的现状和发展趋势  10-11
  1.3 课题的目的和意义  11
  1.4 论文的主要内容  11-13
2 永磁同步电机的数学模型  13-19
  2.1 永磁同步电动机模型分析的数学基础  13-14
    2.1.1 Clarke变换和反变换  13
    2.1.2 Park变换和反变换  13-14
  2.2 永磁同步电动机动态数学模型  14-15
  2.3 永磁同步电动机运动控制  15-19
3 直接转矩控制策略的研究  19-30
  3.1 常规直接转矩控制策略  19-30
    3.1.1 逆变器模型和电压矢量模型  19-20
    3.1.2 定子磁链模型和转矩控制  20-21
    3.1.3 直接转矩控制原理  21-24
    3.1.4 直接转矩控制系统设计  24-25
    3.1.5 仿真试验  25-28
    3.1.6 常规直接转矩控制问题的分析  28-30
4 基于模糊零矢量调制策略直接转矩控制  30-36
  4.1 基于模糊零矢量调制策略直接转矩控制原理  30-31
  4.2 基于模糊零矢量调制策略直接转矩控制系统设计  31-33
  4.3 基于模糊零矢量调制策略直接转矩控制仿真实验  33-36
5 基于空间矢量调制策略直接转矩控制  36-50
  5.1 空间矢量调制策略的原理  36-39
  5.2 基于参考电压矢量空间矢量调制策略直接转矩控制  39-43
    5.2.1 参考电压矢量空间矢量调制策略原理  39-40
    5.2.2 系统设计  40-41
    5.2.3 仿真实验  41-43
  5.3 基于参考磁链空间矢量调制策略直接转矩控制  43-50
    5.3.1 参考磁链空间矢量调制策略原理  43-45
    5.3.2 系统设计  45-46
    5.3.3 仿真实验  46-50
6 控制系统设计  50-65
  6.1 控制系统总体设计  50
  6.2 TMS320F240DSP控制器的结构和特点  50-55
    6.2.1 DSP控制器的内核  51
    6.2.2 DSP控制器的片上外设：  51-52
    6.2.3 事件管理器EV  52-54
    6.2.4 DSP开发环境  54-55
    6.2.5 DSP定点计算  55
  6.3 DSP外围硬件电路设计  55-57
    6.3.1 光电编码脉冲整形滤波电路  56-57
    6.3.2 电流霍尔传感器隔离放大电路设计  57
  6.4 系统软件设计  57-65
    6.4.1 主程序设计  57-58
    6.4.2 中断处理子程序设计  58-61
    6.4.3 转子位置和转速计算  61-62
    6.4.4 数字PI调节器设计  62-63
    6.4.5 电压矢量扇区判断  63
    6.4.6 转子相位初始化  63-64
    6.4.7 死区效应对磁链计算的影响  64-65
7 全文总结  65-66
发表论文  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 永磁电机
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