论文摘要
随着电力电子技术和计算机技术的飞速发展,交流电气传动已正在逐步替代传统的直流电气传动。交流电机控制技术具有代表性的有调压调频控制、转差频率控制、磁场定向控制（矢量控制）以及随后出现的直接转矩控制（DTC）等。直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的又一种高性能的交流调速技术。本文在建立交流电动机数学模型的基础上,首先分析了直接转矩控制的原理,在此基础上探讨了直接转矩控制系统磁链估算的方法。深入研究了DTC控制系统传统的定子磁链观测方法,提出实现高性能的DTC控制的关键环节是实现对电机磁链的准确观测。为了改善DTC控制的性能,克服传统定子磁链观测的不足,本文提出了一种新型的直接转矩控制系统的定子磁链观测模型,采用一阶低通滤波器替换u-i模型中的纯积分环节,并引入PI闭环校正环节来补偿磁链观测的直流偏置误差,有效地估计出定子磁链,改善了DTC控制的各项技术性能。无速度传感器是当今电机控制领域的研究热点,本文讨论了电机转速基本的估算方法,在此基础上,将坐标系建立在旋转的定子电流矢量上,所建立的速度估算方程不含定子电阻的积分项,这种速度估算法计算量小,精度较高,为构成交流电机的无速度传感器控制系统创造了良好的条件。本文在理论推导的基础上,以窄轨矿用机车的变频调速为研究背景,对提出的磁链估算模型和速度辨识模型进行了仿真研究,对控制技术中的主要控制策略及相关的智能技术进行了实验验证,完成了软硬件的开发,得到了相关的实验数据。仿真和实验研究的结果验证了本文提出的定子磁链与转速估计方法具有一定的可行性和有效性。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 交流电机变频调速技术的发展1.2 交流电机直接转矩控制技术的发展1.3 直接转矩控制技术的研究热点1.4 本文研究的主要内容及意义第2章 直接转矩控制的基本原理2.1 交流电动机数学模型的基本方程2.2 逆变器的工作原理2.3 电压空间矢量的概念2.4 直接转矩控制系统原理2.5 交流电机定子磁链和转矩观测的数学模型2.6 本章小结第3章 交流电机磁链观测和速度辨识技术的研究3.1 定子磁链估算的算法研究3.1.1 定子磁链估算模型3.1.2 定子磁链开环估算方法3.1.3 定子磁链闭环估算方法3.2 U-I 积分器的改进3.2.1 低通滤波器3.2.2 可编程低通滤波器3.3 带 PI 闭环校正的定子磁链观测器3.4 无速度传感器速度辨识方法研究3.4.1 转速辨识的基本方法3.4.2 基于旋转定子电流的速度辨识第4章 基于定子磁链及速度辨识的直接转矩控制系统的仿真研究4.1 直接转矩控制系统的仿真模型的建立4.1.1 电压和电流坐标变换模块的建立4.1.2 定子磁链和转矩观测器模块的建立4.1.3 基于旋转定子电流的速度辨识模块的建立4.1.4 逆变器模块的建立4.2 仿真结果分析4.2.1 定子磁链观测结果分析4.2.2 电磁转矩观测结果分析4.2.3 基于旋转定子电流的速度辨识4.3 结论4.4 本章小结第5章 基于TMS320F2812 的交流电机直接转矩控制系统的实现5.1 主电路的设计5.2 控制电路的硬件设计5.2.1 DSP2812 最小系统设计5.2.2 电压电流检测电路5.2.3 驱动与保护电路5.2.4 液晶显示模块5.3 控制系统的软件设计5.3.1 主程序设计5.3.2 带积分饱和限制的速度PI 调节子程序5.3.3 磁链与转矩计算程序设计5.3.4 定时器2 中断子程序设计5.3.5 通讯程序设计5.3.6 故障处理程序设计5.3.7 实验装置5.4 本章小结总结参考文献致谢附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文
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