基于离散电压矢量的智能直接转矩控制系统的设计

论文摘要

感应电动机的直接转矩控制是继矢量变换控制后新发展起来的一种控制方法。它不需要复杂的坐标变换,结构简单,对电机参数的依赖性小,尤其随着人工智能技术和电子技术的飞速发展,直接转矩控制技术取得了新的进展。本文将模糊控制技术和电压空间矢量调制技术相结合应用在传统的直接转矩控制中,进一步提高了系统的性能。本文在分析交流电动机数学模型的基础上,首先介绍了直接转矩控制的原理。然后在传统直接转矩控制中应用模糊控制技术以进一步提高系统在起动和负载阶跃变化时的转矩响应。为方便在数字控制系统中使用此方法,首先通过离线计算得到一个模糊控制表,然后运用查表运算来实现开关状态的选择,从而实现模糊直接转矩控制。由于数字控制系统的滞后性,稳态输出的转矩波动往往超过所设定的容差。为此本文提出了在模糊直接转矩控制中使用电压空间矢量调制技术,从而增加可用电压空间矢量的数量,以优化电压空间矢量的选择。在仿真实验中综合运用了模糊控制技术和电压空间矢量调制技术,证明了其有效性。最后在以DSP(TMS320LF2407)为核心的电机实验平台上做了实验,对算法进行了验证。实验结果显示,模糊直接转矩控制具有更快的转矩响应速度,良好的鲁棒性和动静态性能。电压空间矢量调制技术应用在模糊直接转矩控制后,能够在不增加系统采样频率的情况下降低转矩的波动,提高速度控制精度。在实际电机控制系统中,由于直接转矩控制算法简洁,控制直接,非常适合在数字控制系统中实现。所以此控制方法具有良好的发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直接转矩控制技术的特点
• 1.3 直接转矩控制技术中存在的问题
• 1.4 直接转矩控制的新技术
• 1.5 本文的主要工作及研究的意义
• 第二章 直接转矩控制系统的基本理论
• 2.1 三相感应电动机控制原理
• 2.2 直接转矩的结构与原理
• 2.2.1 三相—两相坐标变换
• 2.2.2 逆变器的开关状态
• 2.2.3 电压空间矢量
• 2.2.4 电压空间矢量对定子磁链及转矩的影响
• 2.2.5 磁链和转矩的自控制
• 2.2.6 电压空间矢量的选择
• 第三章 基于模糊控制器的直接转矩控制算法
• 3.1 模糊控制的基本原理
• 3.2 模糊控制器的设计步骤
• 3.2.1 确定输入输出的模糊子集及其论域
• 3.2.2 选择控制规则及算法
• 3.2.3 确定模糊子集的隶属函数
• 3.2.4 偏差和偏差变化的模糊化
• 3.3 模糊控制在直接转矩中的应用
• 第四章 DSVM在模糊DTC中的应用
• 4.1 电压空间矢量调制原理
• 4.2 直接转矩控制数字化后存在的问题
• 4.3 在模糊直接转矩控制中采用电压空间矢量调制技术
• 4.3.1 模糊变量及其隶属度函数
• 4.3.2 模糊控制规则
• 4.3.2 控制的实现
• 第五章 基于DSVM的模糊DTC系统的仿真
• 5.1 MATLAB及Simulink简介
• 5.2 简介仿真系统的组成
• 5.2.1 模糊控制表的计算
• 5.2.2 主要计算和控制模块
• 5.2.3 速度PI控制
• 5.2.4 系统仿真图
• 5.3 仿真结果
• 第六章 系统硬件和软件的设计与实验
• 6.1 系统硬件设计
• 6.2 系统软件设计
• 6.2.1 控制程序的片内器件配置和程序流程
• 6.2.2 电压空间矢量PWM波的生成
• 6.2.3 速度计算环节的设计
• 6.3 实验结果
• 第七章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢