本文選題：永磁同步電機 + 矢量控制　； 參考：《冶金自動化研究設(shè)計院》2016年碩士論文

【摘要】：隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及微電子技術(shù)的發(fā)展,永磁同步電機的全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防軍工和航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但由于矢量控制采用的脈寬調(diào)制方法、功率器件開關(guān)特性的非理想性以及永磁同步電機自身結(jié)構(gòu)的影響等原因,使得永磁同步電機的輸出電流中有高次諧波存在,導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩脈動,影響系統(tǒng)的低速性能,降低系統(tǒng)的控制精度。針對上述問題,論文對永磁同步電機定子電流諧波的軟件處理方法展開研究,以期改善系統(tǒng)的低速性能并提高系統(tǒng)的控制精度,對于提高我國的交流伺服控制技術(shù)具有重要意義。文章的主要內(nèi)容如下：在分析永磁同步電機工作原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；分析了永磁同步電機定子電流中時間諧波和空間諧波的產(chǎn)生原因及其對電機輸出轉(zhuǎn)矩的影響,分析推導(dǎo)了永磁同步電機輸出電流諧波的數(shù)學(xué)模型,得出永磁同步電機三相相電流中的高次諧波成分在d-q坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)化為6次及其以上高次諧波,在電機的輸出轉(zhuǎn)矩中形成6次、12次及其以上的高次轉(zhuǎn)矩脈振。針對永磁同步電機輸出電流諧波的特點,提出采用自適應(yīng)直接型FIR濾波器對定子電流進(jìn)行濾波處理,推導(dǎo)并設(shè)計了d-q軸電流的自適應(yīng)直接型FIR濾波器算法,實現(xiàn)了對永磁同步電機輸出電流的濾波處理。在MATLAB/SIMULINK仿真平臺上搭建了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的仿真模型,在電流反饋通道加入自適應(yīng)濾波算法模塊,通過仿真對電流及轉(zhuǎn)矩的輸出波形分析,驗證了自適應(yīng)濾波算法的有效性。以TMS320F2812型號DSP為主控芯片,選用Infineon公司的功率MOSFET構(gòu)造主回路,進(jìn)行了永磁同步電機控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,并著重對自適應(yīng)直接型FIR濾波器算法進(jìn)行了軟件實現(xiàn)�；谒O(shè)計的硬件平臺,進(jìn)行實驗對自適應(yīng)濾波算法的效果進(jìn)行驗證,實驗結(jié)果證明自適應(yīng)濾波算法的有效性,可以濾除電機定子電流中的高次諧波并減小電機輸出的轉(zhuǎn)矩脈動,改善系統(tǒng)的低速性能,提高其控制精度。
[Abstract]:With the development of computer technology, modern control theory and microelectronic technology, the full digital vector control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM) has been developed rapidly. It has been widely used in the fields of industry and agriculture, national defense military industry, aerospace and so on. However, because of the pulse width modulation method used in vector control, the non-ideal switching characteristics of power devices and the influence of PMSM's own structure, the high order harmonics exist in the output current of PMSM. The output torque ripple affects the low speed performance of the system and reduces the control precision of the system. In order to improve the low speed performance and improve the control precision of PMSM, the software processing method of stator current harmonics of PMSM is studied in this paper. It is of great significance to improve the AC servo control technology in China. The main contents of this paper are as follows: on the basis of analyzing the working principle of PMSM, the mathematical model of PMSM in two-phase rotating coordinate system is derived. The causes of time and space harmonics in stator current of permanent magnet synchronous motor (PMSM) and its influence on the output torque of PMSM are analyzed and the mathematical model of output current harmonics of PMSM is derived. It is concluded that the high-order harmonic components in the three-phase phase current of PMSM are converted into six or more high-order harmonics in d-q coordinate system, and the high-order torque pulsations of six times or more are formed in the output torque of PMSM. According to the characteristics of output current harmonics of PMSM, an adaptive direct FIR filter is proposed to filter stator current, and an adaptive direct FIR filter algorithm for d-q-axis current is derived and designed. The output current of permanent magnet synchronous motor is filtered. The simulation model of the vector control system of PMSM is built on the MATLAB/SIMULINK simulation platform. The adaptive filtering algorithm module is added to the current feedback channel, and the output waveform of the current and torque is analyzed by simulation. The validity of the adaptive filtering algorithm is verified. Taking TMS320F2812 model DSP as the main control chip and using the power MOSFET of Infineon company to construct the main loop, the hardware and software design of the PMSM control system is carried out, and the algorithm of adaptive direct FIR filter is implemented by software. Based on the designed hardware platform, experiments are carried out to verify the effect of the adaptive filtering algorithm. The experimental results show that the adaptive filtering algorithm is effective. It can filter the high order harmonics in the stator current of the motor, reduce the torque ripple of the motor output, improve the low speed performance of the system and improve its control precision.
【學(xué)位授予單位】：冶金自動化研究設(shè)計院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341

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本文編號：1841734