基于TMS320LF2407A的交流异步电机直接转矩控制方法研究

论文摘要

异步电动机被广泛应用于工业生产的各个领域，随着工业自动化程度的不断提高，对电动机控制系统的要求也越来越高。精度高、响应快、计算简单永远都是电动机控制系统追求的目标，直接转矩控制即是基于此目标由西方发达国家德国率先提出并发展起来的。直接转矩控制计算简单、对电动机参数依赖性小、动静态性能优良的特点使它成为当前异步电动机控制中最重要的控制策略。本文介绍了异步电机直接转矩控制的基本原理，从异步电机数学模型人手，通过对逆变器开关状态分析得到空间电压矢量，给出了直接转矩控制系统的基本结构，并对各工作单元进行了介绍。根据磁通和转矩自控制原理分析了空间电压矢量的正确选择方法，采用磁链两点式和转矩三点式滞环控制，利用Matlab／Simulink对异步电动机直接转矩控制系统进行了仿真和分析。采用一种新型的低通滤波器，改进了传统的DTC方案中低速条件下磁链脉动较大的缺陷。并对无速度传感器直接转矩控制系统进行了初步的研究，在仿真的基础上，利用TMS320LF2407A数字信号处理器和智能功率模块单元IPM进行硬件设计。DSP和IPM的采用，实现了先进理论与先进器件的结合。在CCS编程环境下，利用调度器的思想，采用C语言和汇编语言混合编程的方法，实现了直接转矩控制算法。本文通过对直接转矩控制理论的研究，完成了系统的建模和仿真，仿真结果表明改进的低通滤波器能够很好的降低磁链脉动。论文采用TMS320LF2407A芯片来控制异步电机，在软件实现中采用了调度器的思想，试验结果表明这种思想运用到电机控制领域中是完全可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 直接转矩控制理论
• 1.1 概述
• 1.2 直接转矩控制理论基础
• 1.2.1 空间矢量的概念和原理
• 1.2.2 异步电机的数学模型
• 1.2.3 磁链模型
• 1.2.4 逆变器模型
• 1.3 直接转矩控制基本原理
• 1.3.1 直接转矩控制系统的基本组成
• 1.3.2 磁通控制原理
• 1.3.3 转矩控制原理
• 1.3.4 空间电压矢量的选择
• 本章小结
• 第二章 直接转矩控制系统建模与仿真
• 2.1 MATLAB/SIMULINK简介
• 2.2 直接转矩控制系统仿真
• 2.2.1 磁链转矩估算模型
• 2.2.2 扇区判断
• 2.2.3 磁链调节器
• 2.2.4 速度调节器
• 2.2.5 转矩调节器
• 2.2.6 开关信号选择单元
• 2.3 仿真结果及分析
• 2.3.1 仿真参数及结果
• 2.3.2 仿真结果分析
• 2.4 改进的DTC控制系统
• 2.5 无速度传感器直接转矩控制系统的研究
• 2.5.1 转速直接估算法
• 2.5.2 基于MRAS的转速估计
• 本章小结
• 第三章 控制系统硬件设计
• 3.1 概述
• 3.2 主电路
• 3.3 控制电路
• 3.3.1 芯片介绍
• 3.3.2 模拟信号检测与调理电路
• 本章小结
• 第四章 控制系统软件设计
• 4.1 调度器的介绍
• 4.1.1 调度器介绍
• 4.1.2 任务的数据结构
• 4.1.3 调度器的组成及各部分的作用
• 4.2 任务的设计
• 4.2.1 初始化
• 4.2.2 数据采样
• 4.2.3 磁链转矩计算
• 4.2.4 扇区确定
• 4.2.5 SVPWM信号生成
• 4.3 任务流程图
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 电动机参数及实验条件
• 4.4.2 实验波形
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 硬件电路原理图
• 附录B 开关表程序
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢