基于模糊控制的永磁同步电机驱动系统仿真及实验研究

论文摘要

永磁同步电机(PMSM)因其具有调速范围宽、功率密度大、动态响应快等优点,已经成为传动系统的主流。因此,对高性能永磁同步电机驱动控制系统的研究具有重要意义。本文首先阐述了课题研究的背景、意义和国内外研究现状,概括总结了永磁同步电机驱动系统的发展趋势。其次在深入研究永磁同步电机数学模型和矢量控制基本原理的基础上,分析了几种常用的电流控制方案的优缺点,并根据实际应用的需要,确定了采用i_d=0的电流控制策略。将模糊控制与传统PI控制相结合,设计了速度环模糊PI调节器,在MATLAB/Simulink环境下,建立了基于i_d=0控制策略的驱动控制系统仿真模型,仿真结果验证了系统设计的合理性。在理论分析和仿真实验的基础上,论文重点设计了以TMS320LF2407为核心的永磁同步电机控制器的硬件电路,详细阐述了各部分电路的功能和软件程序流程。最后通过台架实验对整体设计方案进行分析研究,实验结果验证了本文设计的电机驱动控制系统的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 永磁同步电机驱动系统的组成
• 1.3 永磁同步电机驱动系统的发展趋势
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 永磁同步电机的数学模型及其矢量控制方法
• 2.1 永磁同步电机的数学模型
• 2.1.1 参考坐标系与坐标变换
• 2.1.2 两相旋转坐标系下的数学模型
• 2.2 永磁同步电机的矢量控制原理
• 2.2.1 永磁同步电机矢量控制方法分析
• 2.2.2 电压空间矢量脉宽调制技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 永磁同步电机驱动系统的仿真
• 3.1 永磁同步电机驱动系统仿真模型的建立
• 3.1.1 SVPWM 生成模块
• 3.1.2 坐标变换模块
• 3.1.3 速度环模糊PI 调节器模块
• 3.2 仿真结果及分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 永磁同步电机驱动系统的设计
• 4.1 系统的硬件电路设计
• 4.1.1 功率驱动电路设计
• 4.1.2 电流电压信号检测电路设计
• 4.1.3 位置速度信号检测电路设计
• 4.1.4 开关电源电路设计
• 4.2 系统的软件设计
• 4.2.1 电流电压信号的计算
• 4.2.2 位置转速信号的计算
• 4.2.3 软件程序流程图
• 4.3 台架实验研究
• 4.3.1 台架实验系统的组成
• 4.3.2 实验结果分析
• 4.4 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