片状无轴承永磁同步电机关键技术研究

论文摘要

本文介绍了片状无轴承永磁同步电机的工作原理与控制策略,运用Matlab/Simulink对该电机进行了控制系统的仿真,形象地分析了片状无轴承永磁同步电机径向悬浮力的控制过程。在此基础上,通过对片状无轴承永磁同步电机关键技术的研究,引出本文的主要研究对象—基于SVPWM（空间矢量脉宽调制）的永磁同步电机矢量控制和基于MRAS（模型参考自适应）的永磁同步电机无传感器控制,并对以上两种方法进行了理论分析与仿真验证。研制了以智能功率模块PS21564为核心的永磁同步电机功率驱动板,并通过测试验证了该功率驱动板能满足永磁同步电机数字控制试验系统的硬件要求;编写了基于DSP-TMS320F2812的电机控制程序;在以普通永磁同步电机为控制对象的实验平台上对以上提到的两种控制方法进行了试验验证,实现了永磁同步电机的速度电流双闭环控制和无传感器转速、转角检测。试验结果表明:本文所研究的片状无轴承永磁同步电机的关键技术达到了预期的目的,为最终实现该电机的控制打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 片状无轴承电机的研究背景、现状及意义
• 1.1.1 无轴承电机简介
• 1.1.2 片状无轴承电机研究现状及意义
• 1.2 片状无轴承永磁同步电机关键技术
• 1.3 课题的提出和论文工作的安排
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 课题的主要研究工作
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 片状无轴承永磁同步电机的工作原理、控制策略及其仿真
• 2.1 片状无轴承永磁同步电机悬浮力产生机理
• 2.1.1 径向悬浮力产生机理
• 2.1.2 被动悬浮力产生机理
• 2.2 片状无轴承永磁同步电机的控制策略
• 2.2.1 片状无轴承电机的结构及解耦模型
• 2.2.2 片状无轴承电机的控制策略
• 2.3 片状无轴承永磁同步电机控制系统仿真研究
• 2.4 片状无轴承永磁同步电机解耦控制中关键技术的讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 永磁同步电机的矢量控制与无传感器控制研究
• 3.1 永磁同步电机矢量控制原理
• 3.1.1 矢量控制中的坐标变换
• 3.1.2 永磁同步电机矢量控制的基本策略
• 3.1.3 永磁同步电机的数学模型
• 3.2 空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略
• 3.3 永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究
• 3.4 永磁同步电机的无传感器控制研究
• 3.4.1 永磁同步电机的无传感器控制概况
• 3.4.2 基于模型参考自适应法（MRAS）永磁同步电机的无传感器控制
• 3.4.3 基于MRAS 的永磁同步电机无传感器控制仿真研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 控制系统的实现与试验研究
• 4.1 永磁同步电机数字控制试验系统的基本构成
• 4.2 系统的硬件组成
• 4.2.1 基于DSP TMS320F2812 控制器
• 4.2.2 基于IPM PS21564 的电流控制型逆变器的研制
• 4.2.2.1 电流控制型逆变器的设计
• 4.2.2.2 电流控制型逆变器的测试
• 4.2.3 系统辅助电路
• 4.2.3.1 PWM 驱动电路
• 4.2.3.2 光耦隔离电路
• 4.2.3.3 PWM 型DA 转换电路
• 4.3 系统软件实现
• 4.3.1 DSP 内数据处理格式
• 4.3.1.1 Q 值表达法
• 4.3.1.2 PU 值表达法
• 4.3.2 控制系统软件整体结构
• 4.3.3 系统主要子程序模块
• 4.3.3.1 电流检测模块
• 4.3.3.2 QEP 与转速转角计算模块
• 4.3.3.3 PI 调节模块
• 4.3.3.4 转速转角估算模块
• 4.3.3.5 SVPWM 模块
• 4.4 试验结果及其分析
• 4.4.1 试验仪器与设备
• 4.4.2 SVPWM 试验
• 4.4.3 永磁同步电机矢量控制试验
• 4.4.4 永磁同步电机无传感器检测试验
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 对进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的论文