三相异步电机基本参数辨识及逆变器PWM控制策略的研究

论文摘要

利用TI公司生产的DSP(TMS320LF2407A)作为控制核心,针对三相逆变器主电路和控制电路进行设计,其中主电路功率开关元件采用SEMIKON公司的IGBT,控制电路主要包括PWM驱动电路设计、电流电压信号采集电路设计、光电编码器信号采集电路设计、故障保护电路设计、启动停止及复位电路设计、故障信号显示电路设计等,从而开发了一套在逆变器供电条件下的三相异步电动机控制系统。在此基础上又进行了逆变器的SPWM控制、SVPWM控制和电流滞环控制策略方法的研究,并利用MATLAB/Simulink软件建立三种PWM控制策略算法模型进行代码生成并下载到DSP中对三相异步电机进行控制,然后对三种控制策略的控制效果进行分析,为实现异步电机的矢量控制和直接转矩控制提供了良好的软、硬件实验平台。同时对三相异步电机基本参数辨识的方法展开研究,并利用逆变器控制系统来确定电机基本参数(包括定子漏感、定子电阻、转子漏感、转子电阻和互感),提出了一种适合现场应用的电机基本参数在线辨识的方法。现场试验中采用异步电机的空载和负载两种状态,通过DSP的ADC对电机定子绕组的电压信号和电流信号进行数据采集,最后利用数字滤波以及频谱分析等操作进行数据处理。该方法不但提高了辨识的准确性,也降低了测试难度,最终能够获得电机控制中所需的基本参数,为实现异步电机的矢量控制和直接转矩控制提供了基本参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 一、交流传动技术是轨道车辆电力牵引发展的必然趋势
• 二、交流传动技术国产化是我国铁路电力牵引系统领域的紧迫任务
• 三、交流传动系统国产化所涉及的基本问题
• 四、课题的背景与意义
• 五、课题完成的主要任务
• 第一章 三相逆变PWM 控制策略
• 1.1 电压型PWM 逆变器的工作原理
• 1.2 PWM 控制策略
• 1.2.1 正弦脉宽调制
• 1.2.2 电压空间矢量PWM 控制
• 1.2.3 电流滞环控制
• 本章小结
• 第二章 逆变器及其控制系统的硬件电路设计
• 2.1 电路总体设计
• 2.2 逆变器控制系统主电路
• 2.2.1 逆变电路功率器件的选择
• 2.2.2 逆变器驱动电路
• 2.2.3 直流环节电路
• 2.3 DSP 逆变控制电路
• 2.3.1 电源电路
• 2.3.2 电流信号采集电路
• 2.3.3 电压信号采集电路
• 2.3.4 精密整流绝对值处理电路
• 2.3.5 转速信号采集处理电路
• 2.3.6 PWM 驱动电路
• 2.3.7 开关控制信号及复位信号电路
• 2.3.8 保护电路
• 本章小结
• 第三章 PWM 控制策略的实现
• 3.1 基于MATLAB/Simulink 的DSP 程序开发
• 3.1.1 MATLAB 与TI CCS 的接口
• 3.1.2 Embedded Target for TI C2000 DSP
• 3.1.3 Real-Time Workshop
• 3.1.4 代码自动生成流程图
• 3.1.5 代码自动生成的CCS 软件配置
• 3.1.6 采样时间的确定
• 3.1.7 S-Function Builder 模块在系统模型建立中的重要作用
• 3.2 恒压频比（V/f）控制
• 3.2.1 V/f 控制原理
• 3.2.2 逆变器PWM 控制系统中重要参数的设定
• 3.3 基于V/f 的SPWM 控制策略的模型建立与代码实现
• 3.3.1 基于V/f 的SPWM 控制策略的模型建立
• 3.3.2 代码自动生成的操作步骤
• 3.4 基于V/f 的SVPWM 控制策略的模型建立与代码实现
• 3.5 电流滞环控制模型的建立与代码实现
• 本章小结
• 第四章 基本参数辩识
• 4.1 三相异步电机基本参数辨识理论依据
• 4.1.1 三相异步电机的T 型等效电路
• 4.1.2 计算模型
• 4.1.3 电机参数辨识常用试验方法
• 4.1.4 定子电阻的测量
• 4.1.5 电机各参数的确定
• 4.1.6 最小二乘法
• 4.2 基本参数在线辨识的实现
• 4.2.1 定子电阻的测量
• 4.2.2 空载测量
• 4.2.3 负载测量
• 4.3 数据采集的实现
• 4.4 数据处理
• 本章小结
• 第五章 仿真与实验
• 5.1 SPWM 仿真与实验分析
• 5.2 SVPWM 仿真与实验分析
• 5.3 电流滞环仿真分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 控制电路PCB 图
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢