基于DSP的低速磁浮列车牵引矢量控制系统研究

论文摘要

磁悬浮技术应用在交通系统上给世界带来了很多革命性的变化，除了磁浮列车能够达到很高速度这个显著特点以外，其低噪声、低振动，不使用稀缺的一次能源，无废气排放等大量优点，满足了我国经济持续快速发展和城镇化进程加快的需求。因此吸引了大量国内学者对其展开研究，并向工程化应用的目标靠近。在国家863计划的支持下，本文作者参与了上海磁悬浮技术研究中心对磁悬浮技术工程化应用的研究工作，围绕着低速磁悬浮列车的牵引控制系统，设计了基于离散磁通观测模型的矢量变换控制平台，为后续的研究工作打好了坚实的基础。本文以低速磁浮列车的驱动电机为研究对象，以实现其矢量控制为目标，工作的主要内容包括以下三个方面：一、分析了感应直线电机的工作原理，并通过磁链计算解决了边缘效应的影响，得出了可实际应用于矢量控制的考虑动态边缘效应的等效电路和数学模型。二、在计及边缘效应的条件下，建立了直线感应电机的计算机模型，并基于Simulink对该模型进行了仿真。三、在上述研究的基础上，首先以交—直—交逆变电路为主功率电路，以TI公司的TMS320LF240系列DSP芯片为主控制芯片，设计了控制系统，其次应用旋转电机进行了矢量控制实验，获得了很好的效果。由此可以推断，对中低速磁悬浮列车牵引控制系统进行矢量控制将可以获得较好效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 磁悬浮技术的历史背景
• 1.1.1 发展历史
• 1.1.2 磁悬浮的优势范围
• 1.1.3 磁悬浮分类
• 1.1.4 我国在磁悬浮领域的发展状况
• 1.2 直线电机的理论分析方法
• 1.2.1 直接解法
• 1.2.2 分层理论分析方法
• 1.2.3 有限元法
• 1.2.4 边界单元法
• 1.3 直线感应电机的控制
• 1.4 课题背景和研究意义
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 直线电机的工作原理和数学模型
• 2.1 基本结构
• 2.2 工作原理
• 2.2.1 旋转电机的基本工作原理
• 2.2.2 直线电机的基本工作原理
• 2.3 直线感应电动机的等效电路和数学模型
• 2.3.1 动态纵向边缘效应的等效
• 2.3.2 考虑动态纵向边缘效应的直线感应电动机的数学模型
• 第三章 矢量控制基本原理
• 3.1 电机变频控制的理论基础
• 3.2 基于离散磁通观测模型的矢量变换控制
• 3.3 考虑动态纵向边缘效应的直线感应电动机的矢量控制
• 第四章 直线感应电机矢量控制仿真
• 4.1 试验电机技术参数
• 4.1.1 列车尺寸
• 4.1.2 技术指标
• 4.2 Simulink仿真
• 第五章 异步电机矢量控制仿真及实验
• 5.1 仿真
• 5.1.1 电动机与发电机机组参数
• 5.1.2 Simulink仿真
• 5.2 电机试验平台功能介绍
• 5.3 基于DSP的SVPWM生成原理
• 5.4 试验平台的硬件组成
• 5.4.1 主电路设计
• 5.4.2 控制电路
• 5.4.3 硬件电路调试
• 5.5 控制策略的软件实现
• 5.5.1 控制程序流程
• 5.5.2 电流与速度信号的处理
• 5.5.3 转矩与励磁分量的PI调节
• 5.5.4 SVPWM的软件实现
• 5.6 实验结果及分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢