基于智能滑模的异步电机直接转矩控制系统研究

论文摘要

直接转矩控制系统结构简单、控制手段直接、物理概念明确、动、静态性能良好的特点,一经诞生,就受到普遍关注并得到迅速发展。然而,直接转矩控制技术仍然存在一些不足之处,如转矩脉动、电流谐波严重、逆变器开关频率不恒定等问题,严重限制了其应用场合。针对这些问题,本文提出了将智能控制与滑模控制结合运用于直接转矩控制的改进方案。针对直接转矩控制系统转矩脉动大和逆变器开关频率不恒定的问题,本文提出了一种结合模糊控制与滑模控制的智能控制系统方案。该方案用模糊滑模控制器取代常规直接转矩系统中磁链、转矩的滞环控制器,采用频率恒定的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术进行电源逆变控制。针对异步电机直接转控制中的定子电阻变化问题,提出一种结合模糊神经网络与滑模控制的方案,实现了转速与磁通的解耦控制。该方案也采用空间矢量脉宽调制技术进行逆变控制。根据上述两种方案,分别设计了MATLAB仿真模型并进行了仿真实验。在此基础上搭建了以TMS320F2812 DSP为核心的实验平台。实验表明,改进后的系统能达到预期目标,有效提升系统性能。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 交流电机调速技术的发展历程
• 1.1.1 第一阶段
• 1.1.2 第二阶段
• 1.1.3 第三阶段
• 1.2 直接转矩控制的特点、不足及研究趋势
• 1.2.1 直接转矩的特点
• 1.2.2 直接转矩控制的不足
• 1.2.3 直接转矩的研究趋势
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 论文的主要内容
• 2 交流异步电动机的数学模型与DTC 系统
• 2.1 异步电机的数学模型
• 2.1.1 异步电机模型
• 2.1.2 异步电动机静止坐标系下的数学模型
• 2.1.3 电机仿真
• 2.2 逆变器数学模型与电压空间矢量
• 2.2.1 逆变器的数学模型
• 2.2.2 电压空间矢量与定子磁链的关系
• 2.2.3 电压空间矢量对电动机转矩的影响
• 2.3 传统直接转矩控制系统的结构
• 2.3.1 磁链及磁链滞环模块
• 2.3.2 转矩及转矩滞环模块
• 2.3.3 电压空间矢量选择模块
• 3 滑模变结构控制的理论基础
• 3.1 变结构控制的基本概念
• 3.1.1 滑模控制的基本概念
• 3.1.2 趋近运动段
• 3.1.3 滑模运动段
• 3.1.4 滑模变结构控制基本策略
• 3.1.5 滑模变结构控制的性质特点
• 3.2 滑模控制系统的基本问题
• 3.2.1 滑动模态的存在性和可达性
• 3.2.2 滑模运动的稳定性
• 3.3 滑模变结构控制系统的设计
• 4 基于智能滑模的直接转矩控制研究
• 4.1 基于模糊滑模控制的电机DTC 系统
• 4.1.1 模糊控制理论
• 4.1.2 模糊滑模控制理论
• 4.1.3 模糊滑模控制在直接转矩系统中的应用
• 4.1.4 仿真分析
• 4.2 基于模糊神经网络与滑模控制的电机DTC 系统
• 4.2.1 模糊神经网络控制器的设计
• 4.2.2 模糊神经网络的收敛性分析
• 4.2.3 在直接转矩控制系统中的应用
• 4.2.4 仿真分析
• 5 基于DSP 的直接转矩控制系统设计
• 5.1 硬件系统的设计
• 5.1.1 基于DSP 的控制系统结构组成
• 5.1.2 功率部分设计
• 5.1.3 TMS320F2812 DSP 的特点及结构
• 5.1.4 DSP 系统部分电路设计
• 5.2 软件设计
• 5.2.1 系统的主程序设计
• 5.2.2 系统初始化子程序设计
• 5.2.3 系统的中断服务程序设计
• 5.3 实验结果
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集