本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：永磁同步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于調(diào)速驅(qū)動(dòng)及伺服控制中,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、調(diào)速范圍寬、重量輕、功率密度大等一系列優(yōu)點(diǎn),使得永磁同步電動(dòng)機(jī)的研究得到更一步的重視。直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來的一種新型的高性能的交流調(diào)速技術(shù),其控制方式簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制等優(yōu)點(diǎn),在交流傳動(dòng)中正得到越來越多的應(yīng)用。采用單片F(xiàn)PGA已經(jīng)可以完全實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法,并且具有可重構(gòu)、可靠性高、運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。通過FGPA芯片的技術(shù)驗(yàn)證,以軟件方式實(shí)現(xiàn)硬件電路測(cè)試,避免設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)流片風(fēng)險(xiǎn),較好的與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合。因此實(shí)現(xiàn)基于FPGA的高性能永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義,在軍事和工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的前景。本文介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型、永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制相關(guān)理論,并以此為基礎(chǔ),加入模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊,建立模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)DTC的Smulink仿真模型,并與傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析,在一定程度上提高了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能,改善了定子磁鏈、電機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩問題。其次,研究了SVPWM算法性能,并對(duì)其應(yīng)用到直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中進(jìn)行了理論推導(dǎo),并將模糊PI控制器取代SVPWM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的速度PI調(diào)節(jié)器,建立改進(jìn)后的SVPWM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析,結(jié)果表明電機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩都要優(yōu)于傳統(tǒng)DTC和模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DTC。在單片現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)芯片上,利用硬件描述語言和EDA模塊化設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)了基于SVPWM直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),給出了矢量變換模塊、定子磁鏈以及角度位置模塊、轉(zhuǎn)矩模塊、數(shù)字模糊PI調(diào)節(jié)器和測(cè)速模塊、硬件濾波模塊以及SVPWM算法模塊等具體的實(shí)現(xiàn)方法。在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上優(yōu)化各模塊的設(shè)計(jì),以降低其所占用的芯片資源。采用自頂至下的設(shè)計(jì)思想,對(duì)系統(tǒng)按功能模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì),增強(qiáng)系統(tǒng)的可移植性,縮短開發(fā)周期。最后,通過Quartus Ⅱ和Modelsim軟件對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊進(jìn)行功能仿真和時(shí)序驗(yàn)證,構(gòu)建了整個(gè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試和分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)方案的可行性。
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341;TP273

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