本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)比相同功率的異步電機(jī)更加精簡,而且由于其轉(zhuǎn)子上沒有金屬導(dǎo)體繞組,所以它的內(nèi)部損耗和發(fā)熱情況大大降低。這些優(yōu)點(diǎn)使得永磁同步電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面獲得了廣泛的應(yīng)用。目前,許多研究人員將研究的焦點(diǎn)放在永磁同步電機(jī)的本體及其控制方法兩方面,并且取得了許多重要的研究成果。近些年來,隨著電機(jī)控制專用芯片的出現(xiàn)和功率器件的高速發(fā)展,尤其是一些智能控制理論的出現(xiàn)和應(yīng)用,永磁同步電機(jī)已經(jīng)逐步取代異步電機(jī),成為使用范圍最廣的低碳環(huán)保電機(jī)。本文首先對(duì)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和未來的研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行介紹,然后對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo),并在此基礎(chǔ)上得出永磁同步電機(jī)在一些常用坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)建模。并介紹了永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本原理,主要說明了電壓矢量的合成方法、電壓矢量的選取原則、以及零電壓矢量的作用,基于這些理論基礎(chǔ),使用MATLAB/Simulink工具對(duì)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真模型的搭建,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了直接轉(zhuǎn)矩控制策略的正確性和可行性,以及采用零電壓矢量可以減小轉(zhuǎn)矩震蕩的作用。其次對(duì)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),主要包括功率主電路設(shè)計(jì)、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、檢測電路設(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)以及USB電路的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì),該硬件電路的控制芯片采用TI公司的電機(jī)控制專用芯片DSP2812,驅(qū)動(dòng)芯片使用IR公司的IR2110,這樣可以減少驅(qū)動(dòng)電源的使用數(shù)目,永磁同步電機(jī)定子相電流檢測電路使用萊姆公司的霍爾電流傳感器,該電流傳感器精度高,損耗小,而且直接輸出電壓信號(hào),省去了采樣電阻。USB電路的設(shè)計(jì)采用CY68013A-56PIN作為主控芯片,并給出了具體的接口電路。最后對(duì)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與調(diào)試,包括驅(qū)動(dòng)控制程序、USB固件程序以及Labview上位機(jī)程序。其中控制程序的設(shè)計(jì)采用基于模型的設(shè)計(jì)方法,在Simulink中使用TI的DSP的一些外圍模塊進(jìn)行算法模型的設(shè)計(jì)。USB固件程序設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的輸入輸出通道、傳送字節(jié)數(shù)以及使用時(shí)鐘的配置。上位機(jī)程序的設(shè)計(jì)是在Labview環(huán)境下,使用VISA函數(shù)實(shí)現(xiàn)的,主要介紹了USB數(shù)據(jù)的讀取和寫入程序。最后對(duì)硬件、軟件系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試,獲得了滿意的結(jié)果,由此相互印證了硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)的正確性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制 電壓矢量 仿真 設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-14
• 1.1 本課題研究背景與意義9-10
• 1.2 永磁同步電機(jī)控制策略10-11
• 1.2.1 永磁同步電機(jī)VVVF控制10
• 1.2.2 永磁同步電機(jī)矢量控制10-11
• 1.2.3 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制11
• 1.3 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型分析14-32
• 2.1 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和物理模型14-16
• 2.2 面裝式三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量方程16-21
• 2.2.1 定子磁鏈和電壓矢量方程16-20
• 2.2.2 電磁轉(zhuǎn)矩矢量方程20-21
• 2.3 坐標(biāo)變換21-22
• 2.3.1 ABC三相靜止坐標(biāo)系到αβ兩相靜止坐標(biāo)系變換21-22
• 2.3.2 α-β兩相靜止坐標(biāo)系到d-q兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換22
• 2.4 永磁同步電機(jī)在dq坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.5 電壓空間矢量24-25
• 2.6 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理分析25-31
• 2.6.1 永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩生成與控制25-28
• 2.6.2 電壓矢量選取原則以及零電壓矢量的作用28-30
• 2.6.3 磁鏈和轉(zhuǎn)矩估計(jì)30-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 3 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制建模及分析32-40
• 3.1 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)建模32
• 3.2 仿真模塊介紹32-36
• 3.2.1 電壓電流3/2坐標(biāo)變換模塊32-33
• 3.2.2 定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩估算模塊33-34
• 3.2.3 滯環(huán)比較模塊34
• 3.2.4 磁鏈位置估算與扇區(qū)判斷模塊34-35
• 3.2.5 電壓矢量選擇與PWM生成模塊35-36
• 3.3 PMSM DTC系統(tǒng)仿真結(jié)果分析36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)40-47
• 4.1 PMSM DTC系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成40-45
• 4.1.1 功率主電路設(shè)計(jì)41-42
• 4.1.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)42
• 4.1.3 電壓電流檢測電路設(shè)計(jì)42-43
• 4.1.4 過壓過流保護(hù)電路43-44
• 4.1.5 電機(jī)速度和位置檢測電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.2 USB通訊接口設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.1 USB的特點(diǎn)45
• 4.2.2 USB硬件接口電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)47-66
• 5.1 系統(tǒng)控制軟件開發(fā)47-59
• 5.1.1 基于模型的軟件開發(fā)介紹47-49
• 5.1.2 控制軟件主程序設(shè)計(jì)49-51
• 5.1.3 中斷服務(wù)子程序51-58
• 5.1.4 USB固件程序編寫58-59
• 5.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)59-62
• 5.2.1 Labview軟件介紹59-60
• 5.2.2 Labview上位機(jī)指令傳送程序設(shè)計(jì)60-61
• 5.2.3 L-view上位機(jī)讀取數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì)61-62
• 5.3 系統(tǒng)運(yùn)行測試結(jié)果62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 6 總結(jié)66-67
• 7 展望67-68
• 8 參考文獻(xiàn)68-76
• 9 致謝76

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