【摘要】：永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制,以其轉(zhuǎn)矩響應快速性與強魯棒性得到廣泛關(guān)注。針對其存在的轉(zhuǎn)矩與磁鏈脈動問題,本文在永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制中運用模型預測控制算法,以算法滾動優(yōu)化與反饋校正的特點對轉(zhuǎn)矩、磁鏈脈動進行抑制;并在此基礎(chǔ)上對模型預測直接轉(zhuǎn)矩控制做出以下優(yōu)化:運用空間電壓矢量細分的相關(guān)理論方法,增加可預測電壓矢量的個數(shù),提升預測精度;同時,以永磁同步電機轉(zhuǎn)矩變化率與電壓矢量交軸分量的關(guān)系為基礎(chǔ),對預測運算進行簡化處理,增進算法適用性。運用仿真軟件驗證了該算法的可行性和有效性。以STM32F103單片機為主控芯片,設(shè)計并搭建了永磁同步電機交流調(diào)速控制系統(tǒng)。并在此硬件平臺的基礎(chǔ)上運用IAR對系統(tǒng)軟件進行設(shè)計,主要包括:上電初期完成電機起動,電流、速度和給定量的采樣與控制以及模型預測直接轉(zhuǎn)矩控制策略的實現(xiàn)等。在硬件平臺上進行測試與驗證,實驗結(jié)果表明,優(yōu)化后的模型預測直接轉(zhuǎn)矩控制使得系統(tǒng)相電流波形正弦度高、高次諧波得到抑制;而且簡化后的算法使得系統(tǒng)運行時間顯著降低。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;TM341
【圖文】：

圖3-10 PMSM-MPDTC系統(tǒng)仿真圖Fig.3-10 System block diagram of PMSM-DTC仿真電機參數(shù)如表 3-2 所示表 3-2 永磁同步電機仿真參數(shù)Tab.3-2 Simulation parameters of permanent magnet synchronous motor參 數(shù) 數(shù) 值額定電壓 Vdc/V 250額定轉(zhuǎn)速 n/r·min-12500額定轉(zhuǎn)矩 Ten/N·m 10極對數(shù) P 4定子電阻 Rs/Ω 1.3定子電感 Ls/mH 0.825永磁體磁鏈 f/Wb 0.175此時，使系統(tǒng)運行在負載轉(zhuǎn)矩為 5N·m、轉(zhuǎn)速為 1500 r·min-1、定子磁鏈為 0.2 Wb、逆變器開關(guān)頻率為 200KHz 的情況下，傳統(tǒng) DTC、MPDTC、與優(yōu)化 MPDTC 的轉(zhuǎn)

圖 4-4 IPM 模塊與霍爾電流傳感器原理圖Fig.4-4 Principle of IPM module and hall current sensor4.1.3 轉(zhuǎn)子信息反饋處理電路實現(xiàn)電機的控制需要通過轉(zhuǎn)子信息反饋電路中的多個傳感器實時對電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等進行實時反饋與計算。位置傳感器按照結(jié)構(gòu)原理的不同可以分為光電式編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器以及混合式光電位置傳感器，其中光電式編碼器又分為增量型和絕對型。增量型光電編碼器的特點在于每產(chǎn)生一個角位移增量，就輸出相應的脈沖，但無法確定轉(zhuǎn)子的具體位置，因此在上電初期無法確定電機轉(zhuǎn)子的初始位置。絕對式光電編碼器在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可以輸出一個固定的數(shù)字碼，因此可以隨時得知轉(zhuǎn)子的具體位置，并且能夠在電機上電時讀出轉(zhuǎn)子的初始位置。相對于增量型光電編碼器而言，絕對型光電編碼器在技術(shù)上要復雜的多。采用 SVPWM 方式控制電機時，電機起動時只有施加相應的電壓矢量才能完成起動，因此獲取電機轉(zhuǎn)子的初始位置非常重要。本實驗平臺中采用的是一套由霍爾傳感器與增量型光電編碼器組合而成的混合式光電傳感器。在電機起動時首先通過一組霍爾傳感器測得電機轉(zhuǎn)子的初始位置，在 SVPWM 控制策略下完成電機起動，啟動過程結(jié)束后

AUBUZUAUBUZUUUVUWUUUVUWUa光電式編碼器輸出信號 b霍爾傳感器輸出信號圖 4-5 光電式編碼器與霍爾傳感器輸出信號Fig.4-5 Output signal of photoelectric encoder and hall sensor傳感器輸出的兩組信號，先分別經(jīng)差動接收電路處理，再經(jīng)過反向施密特觸發(fā)器整形后得到穩(wěn)定的脈沖信號，最后進入單片機進行數(shù)據(jù)處理。如圖 4-6 所示為位置信號處理原理圖，選取的芯片為 AM26LS32（四路差動信號驅(qū)動器）與 74LVC14（六路反向施密特觸發(fā)器）。

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