基于dSPACE的感应电机直接转矩控制系统的研究与设计

论文摘要

直接转矩控制的感应电机调速系统摒弃了矢量控制中的解耦控制思想,很大程度上解决了矢量控制中计算复杂、特性易受电动机参数变化的影响等一些技术问题,具有优越的动静态性能,是目前交流传动领域的研究热点之一。dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及测试的工作平台,实现了与MATLAB的完全无缝连接,可以方便的实现代码的编译、下载和调试。dSPACE实时仿真系统作为控制算法的硬件运行环境,可以在控制原型算法和控制对象之间搭建一座实时的桥梁,便捷地实现对控制算法的研究和实验。本文基于感应电机直接转矩控制的基本原理,在dSPACE平台上搭建了六边形磁链轨迹的感应电机直接转矩控制系统仿真模型,建立了以dSPACE单板系统DS1103控制板为核心的仿真和实验平台,设计了包括逆变电路、测量和保护电路及电源模块在内的外围硬件电路,设置了仿真模型的I/O口,利用RTI实现了软件的编译和下载,并在样机上进行了仿真和实验研究。在此基础上,建立了逆变器供电的感应电机的直接转矩控制系统故障运行模型,对两种故障模式进行了分析研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 dSPACE系统的开发背景
• 1.1.2 dSPACE系统的介绍
• 1.dSPACE系统的软件环境
• 2.dSPACE系统的硬件结构
• 1.1.3 dSPACE系统的优点和应用
• 1.1.4 dSPACE系统在国内高校的应用
• 1.2 感应电机直接转矩控制系统现状和发展趋势
• 1.3 三相感应电机系统故障研究分析概况
• 1.3.1 感应电机故障分析的必要性
• 1.3.2 感应电机本体主要故障类型
• 1.3.3 三相逆变器供电的感应电机系统的故障类型
• 1.4 课题研究的目的和主要内容
• 第二章 基于dSPACE的感应电机直接转矩控制系统
• 2.1 感应电机直接转矩控制系统的数学模型
• 2.1.1 感应电机的数学模型
• 2.1.2 感应电机直接转矩控制系统的基本组成
• 1.转速PI调节
• 2.磁链观测及控制
• 3.转矩观测及控制
• 4.电压矢量开关信号的选择
• 2.1.3 感应电机直接转矩控制系统的离线仿真模型
• 1.坐标变换
• 2.电压测量模块
• 3.磁链观测模块
• 4.磁链自控制模块
• 5.转矩观测和控制模块
• 2.1.4 仿真结果
• 2.2 基于dSPACE的感应电机直接转矩控制系统的软件实现
• 2.2.1 控制系统的在线仿真模犁
• 1.电压电流检测
• 2.转速检测
• 3.空间矢量PWM
• 2.2.2 在线仿真模型的代码牛成、编译和下载
• 2.3 基于dSPACE的感应电机直接转矩控制系统的硬件实现
• 2.3.1 主回路
• 2.3.2 控制回路
• 1.控制器
• 2.数据采集单元
• 3.故障保护电路
• 2.3.3电源模块
• 2.4 基于dSPACE的感应电机直接转矩控制系统的实验结果
• 2.4.1 空载运行
• 2.4.2 负载运行
• 1.恒定负载稳速运行
• 2.电磁转矩响应
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于dSPACE的感应电机直接转矩控制系统故障分析
• 3.1 故障模型的建立
• 3.2 两种故障模式的仿真及实验结果
• 3.2.1 一相上桥臂功率管开路
• 1.空载情况下
• 2.负载情况下
• 3.2.2 一相下桥臂功率管开路
• 1.空载情况下
• 2.负载情况下
• 3.3 故障运行分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 总结与展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表（或录用）的学术论文
• 致谢