带定子电阻辨识的感应电动机DTC系统的研究

论文摘要

直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的又一种高性能的交流调速技术,其快速发展使得该技术成为与矢量控制相媲美的交流调速技术。它具有结构简单、动态特性好、鲁棒性好和易于数字化控制等优点。在矢量控制方法中,系统控制性能依赖于定子和转子参数的变化。与矢量控制相比,直接转矩控制则降低了对电机参数的依赖性,但直接转矩控制最大限制之一是需通过辨识定子电阻的值来计算定子磁链。由于电机温度和频率的变化引起的定子电阻的变化使得直接转矩控制系统的低速性能变差,因此若能够在线辨识电机定子电阻,将会大大改善直接转矩控制性能。本文结合智能控制和直接转矩控制的基本理论,对直接转矩控制系统定子电阻辨识方法进行深入研究,并对几种具有代表性的定子电阻辨识方法进行对比分析,并在此基础上提出了一种基于模糊控制的定子电阻辨识方法。该辨识方法无需复杂的数学计算,具有求取定子电阻简单、耗时短、响应快等优点,提高了系统的动静态性能。在定子电阻辨识理论研究基础上,本文建立了基于在MATLAB/SIMULINK软件仿真平台上的直接转矩控制系统的仿真模型,并对仿真结果进行了理论分析。最后,本文将先进的电机控制专用芯片TMS320LF2407A引入直接转矩控制系统进行片上设计,在75KW异步电机上进行的实验结果证明了本文的理论推导与仿真的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 交流电动机调速技术的发展
• 1.1.1 交流电动机调速技术发展概述
• 1.1.2 交流调速控制策略的发展
• 1.1.3 交流调速系统今后的发展趋势
• 1.2 直接转矩控制技术的发展
• 1.2.1 直接转矩控制技术发展概述
• 1.2.2 直接转矩控制的特点
• 1.2.3 直接转矩控制技术研究热点
• 1.2.4 直接转矩控制的发展前景
• 1.3 本论文关键技术及结构
• 第2章 感应电动机DTC 系统理论基础
• 2.1 DTC 的基本概念
• 2.1.1 异步电动机数学模型
• 2.1.2 逆变器数学模型
• 2.1.3 定子电压空间矢量
• 2.2 直接转矩控制系统原理
• 2.2.1 坐标变换器
• 2.2.2 磁链幅值构成单元
• 2.2.3 磁链调节器
• 2.2.4 转矩调节器
• 2.2.5 开关信号选择单元
• 2.3 磁链模型
• 2.3.1 u-i 模型
• 2.3.2 i-n 模型
• 2.3.3 u-n 模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 异步电机定子电阻辨识方法的研究
• 3.1 定子电阻变化对DTC 的影响
• 3.2 直接转矩控制系统定子电阻辨识方法的研究
• 3.2.1 PI 定子电阻辨识方法
• 3.2.2 模糊控制定子电阻辨识方法
• 3.2.3 神经网络定子电阻辨识方法
• 3.2.4 模糊神经网络定子电阻辨识方法
• 3.3 基于模糊控制的定子电阻辨识器的设计
• 3.4 本章总结
• 第4章 直接转矩控制系统的仿真研究
• 4.1 直接转矩控制系统仿真模型的建立
• 4.2 模糊定子电阻辨识仿真模型的建立
• 4.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于DSP 的直接转矩控制系统的设计
• 5.1 直接转矩控制系统结构图
• 5.2 主电路的硬件设计
• 5.3 控制电路的硬件设计
• 5.3.1 TMS320LF2407A 及其外围电路设计
• 5.3.2 电压电流检测电路
• 5.3.3 驱动电路设计
• 5.3.4 控制电路电源的设计
• 5.3.5 通信模块设计
• 5.3.6 I/O 隔离电路设计
• 5.3.7 硬件电路抗干扰设计
• 5.4 控制系统的软件设计
• 5.4.1 系统主程序和初始化程序的设计
• 5.4.2 外部故障中断服务程序设计
• 5.4.3 定时器1 中断服务程序设计
• 5.4.4 用LF2407A 实现SVPWM 算法
• 5.5 实验装置
• 5.5.1 主要元器件参数设置
• 5.5.2 实验装置电路板图
• 5.6 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢