【摘要】：永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制,以其轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快速性與強(qiáng)魯棒性得到廣泛關(guān)注。針對(duì)其存在的轉(zhuǎn)矩與磁鏈脈動(dòng)問題,本文在永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制中運(yùn)用模型預(yù)測(cè)控制算法,以算法滾動(dòng)優(yōu)化與反饋校正的特點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)矩、磁鏈脈動(dòng)進(jìn)行抑制;并在此基礎(chǔ)上對(duì)模型預(yù)測(cè)直接轉(zhuǎn)矩控制做出以下優(yōu)化:運(yùn)用空間電壓矢量細(xì)分的相關(guān)理論方法,增加可預(yù)測(cè)電壓矢量的個(gè)數(shù),提升預(yù)測(cè)精度;同時(shí),以永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化率與電壓矢量交軸分量的關(guān)系為基礎(chǔ),對(duì)預(yù)測(cè)運(yùn)算進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,增進(jìn)算法適用性。運(yùn)用仿真軟件驗(yàn)證了該算法的可行性和有效性。以STM32F103單片機(jī)為主控芯片,設(shè)計(jì)并搭建了永磁同步電機(jī)交流調(diào)速控制系統(tǒng)。并在此硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上運(yùn)用IAR對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),主要包括:上電初期完成電機(jī)起動(dòng),電流、速度和給定量的采樣與控制以及模型預(yù)測(cè)直接轉(zhuǎn)矩控制策略的實(shí)現(xiàn)等。在硬件平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,優(yōu)化后的模型預(yù)測(cè)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(jiǎn)化后的算法使得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間顯著降低。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：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(jī)參數(shù)如表 3-2 所示表 3-2 永磁同步電機(jī)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(duì)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(shí)，使系統(tǒng)運(yùn)行在負(fù)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(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制需要通過轉(zhuǎn)子信息反饋電路中的多個(gè)傳感器實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋與計(jì)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(duì)型。增量型光電編碼器的特點(diǎn)在于每產(chǎn)生一個(gè)角位移增量，就輸出相應(yīng)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(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置。絕對(duì)式光電編碼器在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可以輸出一個(gè)固定的數(shù)字碼，因此可以隨時(shí)得知轉(zhuǎn)子的具體位置，并且能夠在電機(jī)上電時(shí)讀出轉(zhuǎn)子的初始位置。相對(duì)于增量型光電編碼器而言，絕對(duì)型光電編碼器在技術(shù)上要復(fù)雜的多。采用 SVPWM 方式控制電機(jī)時(shí)，電機(jī)起動(dòng)時(shí)只有施加相應(yīng)的電壓矢量才能完成起動(dòng)，因此獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置非常重要。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(jī)起動(dòng)時(shí)首先通過一組霍爾傳感器測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置，在 SVPWM 控制策略下完成電機(jī)起動(dòng)，啟動(dòng)過程結(jié)束后

AUBUZUAUBUZUUUVUWUUUVUWUa光電式編碼器輸出信號(hào) b霍爾傳感器輸出信號(hào)圖 4-5 光電式編碼器與霍爾傳感器輸出信號(hào)Fig.4-5 Output signal of photoelectric encoder and hall sensor傳感器輸出的兩組信號(hào)，先分別經(jīng)差動(dòng)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(hào)，最后進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如圖 4-6 所示為位置信號(hào)處理原理圖，選取的芯片為 AM26LS32（四路差動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)器）與 74LVC14（六路反向施密特觸發(fā)器）。

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本文編號(hào)：2781848