永磁同步电机直接转矩控制方法研究

论文摘要

本文回顾了直接转矩控制技术的发展历史,系统地建立了永磁同步电机的数学模型,详细阐述了直接转矩控制原理及实现方法,对永磁同步电动机直接转矩控制系统特性进行分析,对其动、静态特性的改善进行了深入研究。针对传统永磁同步电机直接转矩控制存在的较大转矩脉动的问题,在传统方案的基础上将智能方法运用到了直接转矩控制中:分别用模糊控制器取代原来的滞环比较器和开关选择表,将磁链偏差和转矩偏差进行了合理的模糊分级;用径向基神经网络作为磁链观测器对磁链进行估计,并给出了径向基函数神经网络观测器的结构设计、样本选取及训练方法。在理论分析的基础上,应用SIMULINK仿真软件对传统的和应用智能方法的永磁同步电机直接转矩控制系统分别进行了建模和仿真。仿真结果表明,永磁同步电机直接转矩控制具有结构简单,动态响应快等优点,根据永磁同步电动机控制特性建立的基于智能方法的直接转矩控制系统能获得比传统直接转矩控制更优越的运行性能,转矩脉动受到明显抑制,改善了系统的运行性能。对永磁同步电机直接转矩控制系统成功地进行了数字化实现。采用TMS320LF2407A DSP作为控制系统的核心处理单元,采用智能功率模块作为系统的功率开关元件,组建了控制系统的硬件平台。基于DSP的汇编语言开发了永磁同步电机直接转矩控制系统的实时软件,并在一台3000w的永磁同步电机上进行了实验。实验结果表明,永磁同步电机直接转矩控制系统具有良好的动静态特性,具有较大的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 直接转矩控制的发展概况
• 1.2 永磁同步电机发展概况
• 1.3 永磁同步电机直接转矩控制现状
• 1.4 本课题研究的背景和意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 永磁电机直接转矩控制
• 2.1 永磁电机数学模型
• 2.1.1 永磁电机在正交参照系d-q中模型
• 2.1.2 永磁同步电机在正交系x-y中模型
• 2.2 永磁电机直接转矩控制原理
• 2.2.1 空间电压矢量生成
• 2.2.2 空间电压矢量对定子磁链控制
• 2.2.3 空间电压矢量对转矩控制
• 2.2.4 开关电压矢量选择表
• 2.3 传统永磁电机直接转矩系统仿真模型
• 2.4 传统方法中存在的问题
• 2.4.1 定子电阻非线性问题
• 2.4.2 零矢量应用问题
• 2.4.3 滞环比较器选择开关信号问题
• 第三章 永磁同步电机直接转矩智能控制
• 3.1 控制系统原理结构
• 3.2 模糊控制器设计
• 3.2.1 模糊控制器结构
• 3.2.2 输入、输出变量模糊化
• 3.2.3 模糊推理的实现
• 3.2.4 解模糊
• 3.3 基于神经网络磁链观测器的设计
• 3.3.1 径向基神经网络磁链估计器结构
• 3.3.2 径向基神经网络磁链估计器的训练
• 3.4 仿真结果及其分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 PMSM直接转矩控制系统软硬件设计
• 4.1 系统的硬件设计
• 4.1.1 主回路
• 4.1.2 控制回路
• 4.1.3 驱动保护电路
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 中断服务程序
• 第五章 实验结果和分析
• 5.1 实验装置
• 5.2 实验结果分析
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢