无刷直流电机直接转矩控制研究

论文摘要

无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化产品。无刷直流电机是以电子换相代替机械换相,它保持了直流电机的优良特性,具有较好的起动和调速性能,而且它无需机械换相器,使电机的结构简单,可以从根本上克服一般有刷直流电机易于产生换相火花的弊病,在工业控制领域得到越来越广泛的应用。但是,无刷直流电机运行中存在转矩脉动问题,对实现更精确的位置和更高性能的速度控制有极大影响。本文主要研究无刷直流电机的直接转矩控制。本文对无刷直流电机进行了详细的分析,以三相无刷直流电机为例,讨论了其组成、导通方式以及工作原理,通过对其数学模型的分析,建立了基于Matlab/Simulink的无刷直流电机仿真模型,并对无刷直流电机双闭环控制系统进行了仿真。在分析直接转矩控制的原理的基础上,提出了无刷直流电机直接转矩控制方案,在定子坐标系下建立了无刷直流电机直接转矩控制的数学模型,控制电机的磁链和转矩,并针对直接转矩控制低速存在较大转矩脉动问题,给出了一种基于模糊控制的直接转矩控制方案,还提出了一种应用模糊逻辑对定子电阻进行辨识和补偿的方法,仿真结果表明本文提出的控制策略是可行的和有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 无刷直流电机的发展
• 1.2 无刷直流电机的研究现状及本课题的研究意义
• 1.2.1 无刷直流电机的研究现状
• 1.2.2 本课题的研究意义
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 2. 无刷直流电机的组成及工作原理
• 2.1 无刷直流电机的组成
• 2.1.1 电机本体
• 2.1.2 电子开关线路
• 2.1.3 位置传感器
• 2.2 无刷直流电机的导通方式及其基本工作原理
• 2.2.1 无刷直流电机的导通方式
• 2.2.2 无刷直流电机的基本工作原理
• 3. 无刷直流电机控制系统的仿真研究
• 3.1 无刷直流电机的数学模型
• 3.2 无刷直流电机的仿真模型
• 3.2.1 基于MATLAB无刷直流电机仿真模型的建立
• 3.2.2 电机模型
• 3.2.3 参考电流模型
• 3.2.4 调节器模型
• 3.2.5 电压逆变器模型
• 3.3 仿真结果
• 4. 无刷直流电机直接转矩控制
• 4.1 直接转矩控制的发展
• 4.2 直接转矩控制的基本概念
• 4.2.1 磁链模型
• 4.2.2 磁链轨迹
• 4.2.3 无刷直流电机直接转矩控制的数学模型
• 4.2.4 无刷直流电机空间电压矢量
• 4.3 直接转矩控制的主要特点
• 4.4 无刷直流电机直接转矩控制系统设计
• 4.4.1 无刷直流电机直接转矩控制仿真结构图
• 4.4.2 磁链调节
• 4.4.3 转矩调节
• 4.4.4 无刷直流电机直接转矩控制仿真结果
• 4.5 本章小结
• 5. 无刷直流电机直接转矩控制系统改进
• 5.1 模糊控制的基本概念
• 5.1.1 模糊控制概况
• 5.1.2 模糊集合
• 5.1.3 基本样条函数的定义与特性
• 5.2 参数自调整的模糊调节器设计
• 5.2.1 模糊化
• 5.2.2 知识库
• 5.2.3 模糊语言
• 5.2.4 模糊推理
• 5.3 带定子电阻辨识的无刷直流电机直接转矩控制系统
• 5.3.1 定子电阻变化对DTC的影响
• 5.3.2 基于PI电阻辨识器直接转矩控制系统
• 5.3.3 基于模糊控制定子电阻辨识器设计
• 5.3.4 基于模糊控制定子电阻辨识器无刷直流电机直接转矩控制仿真
• 5.4 无刷直流电机模糊直接转矩控制系统
• 5.4.1 无刷直流电机模糊直接转矩控制系统设计
• 5.4.2 无刷直流电机模糊直接转矩控制系统仿真
• 5.5 本章小结
• 6. 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献