变频空调压缩机矢量控制系统的研究

论文摘要

近年来我国人民的生活水平不断提高,空调越来越多的进入到普通家庭。随着消费观念的改变,人们对空调的要求不再仅仅局限于制冷、制热,更要节能、健康、舒适。变频空调相对于普通空调有很多优点,使它逐渐得到广泛推广。但目前变频空调在性能上还有很多需要改进的地方,例如压缩机低速范围内的转速波动、压缩机噪声和震动、压缩机带负载起动以及谐波污染等问题。针对变频空调以上存在的问题,本文做了如下研究工作:1、详细研究了变频空调压缩机永磁同步电机(PMSM)的矢量控制理论、永磁同步电机无位置传感器控制算法以及PFC控制技术。2、开发了以TMS320LF2406芯片为核心的压缩机驱动控制器,对控制系统的硬件整体结构进行了优化设计。在控制理论的基础上软件实现了本文提出的基于反电势观测器的无位置传感器算法,对软件系统进行了调试并做了相关的实验。3、利用压缩机驱动控制器对压缩机启动阶段进行了实验研究,做到即使负载较大时也能顺利起动。_同时对压缩机启动阶段的开环到闭环的切换进行了实验研究,使压缩机运行状态顺利切换。4、研究了变频空调压缩机的性能。对本文采用的无位置传感器算法进行了深入的研究,调整观测器系数使估算的转速准确,从而有效减小压缩机振动;对本文的电机载频以及与载频有关的系数进行了在线修改,通过实验找到使噪声最小的电机载频:研究了在低速范围内压缩机气体体积变化引起的负载转矩脉动,对负载转矩的电流进行前馈补偿,使压缩机在低速范围内转速均匀。5、对压缩机控制器进行PFC控制,采用Boost型功率因数校正器的高频整流器,通过Matlab/simulink建模仿真并结合实验获得PFC控制的最佳数据,提高了压缩机控制系统功率因数,大大减小了控制系统的谐波。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 变频空调的工作原理
• 1.2 问题的提出及研究意义
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 变频空调压缩机矢量控制理论
• 2.1 永磁同步电机（PMSM）简介及应用
• 2.2 永磁同步电动机控制理论
• 2.2.1 CLARKE变换及逆变换
• 2.2.2 PARK变换及逆变换
• 2.3 永磁同步电机参考系坐标磁链方程和电压方程
• 2.4 永磁同步电机转矩方程
• 2.5 永磁同步电机控制策略
• 第三章 变频空调压缩机无位置传感器控制策略
• 3.1 永磁同步电机无位置传感器控制方法综述
• 3.2 基于反电势观测器的无位置传感器算法
• 3.3 压缩机转子的启动策略
• 第四章 变频空调PFC控制系统
• 4.1 谐波补偿的意义
• 4.2 谐波补偿的方法
• 4.3 有源功率因数校正技术
• 4.3.1 拓扑结构的选择
• 4.3.2 Boost型电路原理
• 4.4 基于Boost型电路PFC控制的实现
• 第五章 控制系统的硬件设计
• 5.1 主控制器TMS320LF2406介绍
• 5.2 主电路设计
• 5.2.1 整流电路
• 5.2.2 逆变驱动及保护电路
• 5.2.3 PFC驱动及保护电路
• 5.2.4 电流、电压信号检测电路
• 5.3 控制电路设计
• 5.3.1 DSP电源电路
• 5.3.2 JTAG测试电路
• 5.3.3 PWM输出电路
• 5.3.4 正交编码器电路
• 5.3.5 通信电路
• 第六章 控制系统的软件设计
• 6.1 软件开发环境简介
• 6.2 定点DSP数据的定标
• 6.3 软件系统的模块设计
• 6.3.1 软件的整体结构
• 6.3.2 中断服务程序
• 6.3.3 压缩机控制系统软件保护
• 6.3.4 压缩机的转矩补偿
• 第七章 压缩机控制系统的实验及分析
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢