永磁同步电动机调速控制系统的设计和研究

论文摘要

随着大功率开关器件、模拟和数字专用集成电路的问世和控制技术的不断进步,特别是微处理器、微控制器和微型计算机的出现,使得交流伺服系统得到了迅猛的发展。在交流调速系统中,直接转矩控制技术是对电动机转矩进行直接控制使电动机获得优良的动、静态性能,是目前研究前途看好的一种调速方式。本文的研究工作围绕永磁同步电动机调速控制系统展开,主要阐述了永磁同步电动机直接转矩控制和基于TMS320LF2407A DSP控制系统的软、硬件设计,并且对控制系统中涉及到的一些问题做了较为详细的分析。首先阐述了永磁同步电动机的基本结构、种类及其特点,然后分析了永磁同步电动机的工作原理,并在此基础上建立永磁同步电动机的数学模型。给出了直接转矩控制系统的理论基础,根据建立的电动机数学模型构建了直接转矩控制系统,并就系统中涉及到的定子磁链的估算、转矩的估算、空间电压矢量的选择以及电动机相关参数估算等有关问题进行了分析,完成了基于TMS320LF2407A DSP的数字控制系统软、硬件设计。最后,利用MATLAB仿真软件对永磁同步电动机的直接转矩控制系统进行了建模并对系统进行了仿真,其中详细介绍了各个仿真模块的构建,通过仿真结果初步验证了直接转矩控制方法的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 永磁同步电动机调速系统的发展概况
• 1.1.1 永磁同步电动机的发展
• 1.1.2 永磁同步电动机的应用
• 1.1.3 永磁同步电动机调速系统的发展
• 1.2 研究目的
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 PMSM 的原理及控制模式
• 2.1 PMSM 的结构和工作原理
• 2.1.1 PMSM 的基本结构
• 2.1.2 PMSM 的种类及其特点
• 2.1.3 PMSM 的工作原理
• 2.2 PMSM 的数学模型
• 2.2.1 PMSM 的基本方程
• 2.2.2 转矩方程
• 2.3 PMSM 控制方式的分析
• 2.3.1 变频调速
• 2.3.2 矢量控制
• 2.3.3 本系统所采用的控制方式
• 第三章 PMSM 的调速系统
• 3.1 永磁同步电动机直接转矩控制的实现
• 3.1.1 PMSM 直接转矩控制的理论基础
• 3.2 PMSM 的直接转矩控制系统的构成
• 3.2.1 各轴系之间的变换
• 3.2.2 逆变器与空间电压矢量
• 3.2.3 定子磁链调节
• 3.2.4 电动机转矩调节
• 3.2.5 空间电压矢量选择
• 3.2.6 转速及位置检测
• 3.2.7 电动机参数的检测
• 第四章 基于DSP 技术的PMSM 的直接转矩控制系统
• 4.1 TMS320LF2407A DSP
• 4.2 基于 TMS320LF2407A 的PMSM 直接转矩控制系统硬件电路设计
• 4.2.1 电流检测电路
• 4.2.2 电压检测电路
• 4.2.3 故障保护电路
• 4.3 PMSM 直接转矩调速系统的软件设计
• 4.3.1 软件设计思想
• 4.2.2 主程序的设计
• 4.2.3 中断子程序设计
• 第五章 PMSM 直接转矩调速系统仿真
• 5.1 MATLAB/SIMULINK 软件简介
• 5.2 对 PMSM 直接转矩控制仿真
• 5.2.1 总体仿真
• 5.2.2 坐标变换部分的仿真
• 5.2.3 定子磁链的估算
• 5.2.4 转矩的估算
• 5.2.5 定子磁链角度估算
• 5.2.6 转矩、磁链滞环
• 5.2.7 逆变器
• 5.3 仿真结果
• 5.3.1 电动机模型参数的设置
• 5.3.2 仿真结果
• 5.3.3 仿真结果分析
• 总结与展望
• 参考文献