本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件在環(huán)半實(shí)物仿真平臺(tái)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機(jī)具有其體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在包括軌道交通在內(nèi)的許多領(lǐng)域。永磁同步電機(jī)控制通常采用磁場(chǎng)定向控制,而電流調(diào)節(jié)器是磁場(chǎng)定向控制的重要組成部分,其設(shè)計(jì)的好壞直接影響電流控制效果。通常情況下,設(shè)計(jì)人員通過(guò)離線仿真完成永磁同步電機(jī)的控制器設(shè)計(jì)和測(cè)試等工作,然而離線仿真存在無(wú)法對(duì)控制軟件實(shí)時(shí)調(diào)整、仿真時(shí)鐘和實(shí)際時(shí)鐘不相同、仿真時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺陷。而硬件在環(huán)(HIL)和快速控制原型(RCP),可以有效彌補(bǔ)這些缺陷。其中硬件在環(huán)仿真,采用實(shí)時(shí)的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬被控對(duì)象,并與真實(shí)的控制器相連接,進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真,可以降低研發(fā)成本并且縮短開(kāi)發(fā)周期。相比實(shí)物實(shí)驗(yàn),硬件在環(huán)仿真可進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)和極端條件故障條件下的實(shí)驗(yàn),更加方便快捷而且安全可靠；相比離線仿真,則能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整控制軟件,實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。本文主要完成如下工作：(1)對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),包括永磁同步電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、三相不控整流橋、逆變器,分別建立了數(shù)學(xué)模型。采用數(shù)值微分法對(duì)模型進(jìn)行了數(shù)值化求解,并且分析了其誤差和穩(wěn)定性,與其他的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了比較。(2)在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,建立永磁同步電機(jī)單輸入單輸出的復(fù)矢量數(shù)學(xué)模型。根據(jù)此模型,繪制普通PI電流調(diào)節(jié)器,前饋解耦PI電流調(diào)節(jié)器和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器的閉環(huán)零極點(diǎn)隨轉(zhuǎn)速變化的圖像,分別分析了它們的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。也針對(duì)參數(shù)辨識(shí)不準(zhǔn)確的情況,分析了后兩者的控制效果。通過(guò)離線仿真,驗(yàn)證了前饋解耦PI電流調(diào)節(jié)器和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器的有效性。(3)介紹了永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的組成,從硬件和軟件方面說(shuō)明了各部分的作用。采用dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)作為半實(shí)物仿真平臺(tái)的實(shí)時(shí)仿真器,其配套的CPU+FPGA核心構(gòu)架能夠?qū)崟r(shí)快速的進(jìn)行模型計(jì)算和數(shù)據(jù)采集,配套的軟件方便開(kāi)發(fā)者快速地完成模型搭建和硬件資源配置。實(shí)際控制器采用DSP控制板,并與上位機(jī)通過(guò)CAN進(jìn)行通信。(4)通過(guò)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)比的方式,驗(yàn)證永磁同步電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件在回路仿真平臺(tái)的可信性。在永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件在回路仿真平臺(tái)上,對(duì)兩改進(jìn)型電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明兩者有效性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 數(shù)值方法 電流調(diào)節(jié)器 dSPACE 硬件在回路 實(shí)時(shí)仿真
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-18
• 1.1 課題背景和意義10-12
• 1.2 實(shí)時(shí)仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用12-14
• 1.3 電流調(diào)節(jié)器的發(fā)展14-15
• 1.4 研究?jī)?nèi)容15-18
• 2 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真建模18-38
• 2.1 永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成18
• 2.2 永磁同步電機(jī)dq軸數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.4 逆變器數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.5 三相不控整流橋模型26-29
• 2.6 模型的數(shù)值化求解29-38
• 2.6.1 常微分方程初值問(wèn)題數(shù)值解法29-30
• 2.6.2 數(shù)值微分法30-32
• 2.6.3 數(shù)值積分法32-33
• 2.6.4 兩種方法的比較33-36
• 2.6.5 其他常用的方法36-38
• 3 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)38-54
• 3.1 永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制38-39
• 3.2 永磁同步電機(jī)復(fù)矢量數(shù)學(xué)模型39-40
• 3.3 普通PI調(diào)節(jié)器40-43
• 3.4 前饋解耦PI電流調(diào)節(jié)器43-45
• 3.5 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器45-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 4 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)54-72
• 4.1 仿真平臺(tái)架構(gòu)54-55
• 4.2 實(shí)時(shí)仿真器硬件系統(tǒng)55-58
• 4.2.1 DS100655-57
• 4.2.2 DS520357-58
• 4.3 實(shí)時(shí)仿真器軟件系統(tǒng)58-60
• 4.3.1 DS1006 GNU編譯器58-59
• 4.3.2 RTI59
• 4.3.3 ControlDesk59-60
• 4.4 ISE60-64
• 4.4.1 搭建FPGA模型61-62
• 4.4.2 標(biāo)幺化62-63
• 4.4.3 離線仿真63
• 4.4.4 時(shí)序分析63-64
• 4.5 控制器64-70
• 4.5.1 AD采樣電路65
• 4.5.2 PWM驅(qū)動(dòng)控制電路65-66
• 4.5.3 旋變信號(hào)檢測(cè)電路66-68
• 4.5.4 CAN總線電路68
• 4.5.5 上位機(jī)界面68-70
• 4.6 本章小結(jié)70-72
• 5 仿真平臺(tái)驗(yàn)證和電流調(diào)節(jié)器實(shí)驗(yàn)72-84
• 5.1 實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)72-73
• 5.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)73-79
• 5.2.1 發(fā)電實(shí)驗(yàn)73-76
• 5.2.2 電動(dòng)實(shí)驗(yàn)76-79
• 5.3 電流調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)79-84
• 5.3.1 不同轉(zhuǎn)速下兩改進(jìn)型電流調(diào)節(jié)器的實(shí)驗(yàn)比較79-82
• 5.3.2 參數(shù)辨識(shí)不準(zhǔn)確同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器的實(shí)驗(yàn)82-84
• 6 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果90-94
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集94

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8 李q，

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