一种新型永磁同步电机控制技术的研究

论文摘要

从上个世纪80年代至今,随着永磁材料成本的降低、性能的提高以及电力电子技术、计算机技术、自动控制理论的发展,使得永磁同步电机控制技术的研究进入了一个新的阶段。目前,永磁同步电机控制系统广泛的应用在各种工业场合,因此对高性能永磁同步电机控制技术的研究有着非常重要的理论意义和实用价值。三相四桥臂逆变器在电机控制领域通常应用于容错技术中,第四桥臂一般也只是在电机故障状况下才会投入使用,以取代故障桥臂或为中线电流提供通路。但实际上四桥臂逆变器在电机非故障状态下的使用也能使电机获得很好的控制性能,正是基于这点本文主要对采用三相四桥臂逆变器拓扑结构的永磁同步电机控制技术进行研究。本文首先针对永磁同步电机进行数学建模,研究永磁同步电机的矢量控制原理和电流控制方法,分析三相四桥臂逆变器的工作原理,提出三相四桥臂的永磁同步电机矢量控制策略。然后对三维空间矢量调制技术进行研究,详细阐述了3D-SVM基本原理和实现方法。本文通过采用Matlab/Simulink软件进行仿真实验,给出三维空间矢量调制模型的具体的建模方案,并对其进行验证仿真;然后对三相四桥臂的永磁同步电机矢量控制系统进行仿真建模,对整个电机控制系统仿真模型进行了大量仿真,证实理论分析的正确性。最后设计实验平台,采用DSP 2812作为控制芯片,验证系统的可行性。本文对三相四桥臂逆变器在永磁同步电机控制技术方面应用具有一定的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1 章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 永磁同步电机控制技术的发展
• 1.3 三相四桥臂逆变技术的发展
• 1.4 三相四桥臂拓扑在电机控制领域的应用
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第2 章 永磁同步电机数学模型和矢量控制原理
• 2.1 永磁同步电机的一般结构
• 2.2 永磁同步电机数学模型
• 2.2.1 坐标变换
• 2.2.2 永磁同步电机数学模型
• 2.3 基于三相四桥臂永磁同步电机矢量控制方法
• 2.3.1 矢量控制方法简介
• 2.3.2 基于三相四桥臂的永磁同步电机矢量控制技术的方法
• 2.4 本章小结
• 第3 章 三维空间矢量调制原理
• 3.1 在abc 坐标系下的3D-SVM 调制原理
• 3.1.1 三维空间下的开关矢量
• 3.1.2 开关矢量的确定
• 3.2 3D-SVM 调制算法实现
• 3.2.1 占空比的计算
• 3.2.2 开关矢量的排序方式及各桥臂导通时间的计算
• 3.3 本章小结
• 第4 章 系统的Matlab 仿真研究
• 4.1 3D-SVM 仿真模型的建立及其仿真验证
• 4.1.1 3D-SVM 各子模块模型
• 4.1.2 3D-SVM 验证仿真
• 4.2 系统的仿真模型及仿真分析
• 4.2.1 电机数学仿真模型
• 4.2.2 坐标变换模型
• 4.3 系统的仿真波形和分析
• 4.4 本章小结
• 第5 章 控制系统的设计和实验分析
• 5.1 系统的硬件实现
• 5.1.1 硬件的总体结构
• 5.1.2 位置信号处理电路
• 5.1.3 电流采样电路
• 5.1.4 驱动电路
• 5.2 系统的软件实现
• 5.2.1 主程序流程
• 5.2.2 转子起动定位及位置检测流程
• 5.2.3 定时器下溢中断程序流程
• 5.3 实验和波形分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢