發(fā)布時間：2017-07-19 10:08

  本文關(guān)鍵詞：三電平逆變器無位置傳感器永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究

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【摘要】：基于多電平逆變器的高壓大容量交流調(diào)速技術(shù)是近年來電力拖動領(lǐng)域的一大研究熱點。同時永磁同步電機以體積小、慣性低、效率高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于風(fēng)機、鐵路及航空航天等調(diào)速領(lǐng)域。相對于矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制以其結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、對電機參數(shù)魯棒性強而得到極大關(guān)注,但傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中存在轉(zhuǎn)矩脈動大、定子電壓和電流諧波含量高以及開關(guān)頻率不固定等缺點。本文以永磁同步電機控制系統(tǒng)為研究對象,用二極管鉗位型三電平逆變器為電機供電。在建立了電機數(shù)學(xué)模型,掌握了直接轉(zhuǎn)矩控制策略的基本原理和實現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上,首先分析了三電平逆變電路的結(jié)構(gòu)及工作原理。以降低轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動為目的,詳細論述了基于預(yù)期電壓空間矢量的直接轉(zhuǎn)矩控制策略,其中針對中點電壓不平衡問題,采用以負小矢量為首發(fā)的中心對稱七段式調(diào)制法。隨后在Matlab/Simulink中對三電平逆變器空間矢量調(diào)制算法進行了仿真分析,并與兩電平進行比較,驗證了算法的正確性及三電平逆變器的優(yōu)越性。為了克服使用機械式傳感器給傳動系統(tǒng)帶來的成本增加和可靠性差等問題,本文采用基于滑模觀測器的無位置傳感器控制技術(shù),以飽和函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的符號函數(shù),實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的觀測。本文在三電平逆變器與直接轉(zhuǎn)矩控制理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合無位置傳感器技術(shù),對永磁同步電機閉環(huán)控制系統(tǒng)進行了仿真研究,初步驗證了控制策略的可行性。最后設(shè)計并搭建了三電平逆變器交流調(diào)速實驗平臺,以TMS320F2812為控制核心編寫軟件程序,對三電平逆變器永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了相關(guān)實驗,實驗結(jié)果和理論分析及仿真結(jié)果一致,證明該控制方案切實可行。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 直接轉(zhuǎn)矩控制 三電平逆變器 預(yù)期電壓空間矢量調(diào)制 滑模觀測器
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 直接轉(zhuǎn)矩控制概述11-13
• 1.2.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展與應(yīng)用11-12
• 1.2.2 直接轉(zhuǎn)矩控制特點與存在問題12-13
• 1.3 多電平逆變器13-17
• 1.3.1 多電平逆變器結(jié)構(gòu)13-15
• 1.3.2 多電平調(diào)制技術(shù)15-17
• 1.4 無位置傳感器控制技術(shù)17-18
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制原理20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 永磁同步電機結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3 面裝式永磁同步電機數(shù)學(xué)模型21-26
• 2.3.1 三相坐標系下的數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.3.2 兩相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.3.3 同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.4 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制26-29
• 2.4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理26
• 2.4.2 磁鏈和轉(zhuǎn)矩估計26-27
• 2.4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制的實現(xiàn)27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 三電平逆變器及其空間矢量調(diào)制30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 三電平逆變器基本原理30-32
• 3.3 空間矢量調(diào)制算法32-39
• 3.3.1 三電平逆變器電壓重構(gòu)32-34
• 3.3.2 預(yù)期參考電壓矢量的確定34-35
• 3.3.3 SVPWM算法實現(xiàn)35-39
• 3.4 仿真與分析39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于滑模觀測器的無位置傳感器技術(shù)及系統(tǒng)仿真43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理43-45
• 4.3 三電平逆變器無位置傳感器永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)45-49
• 4.3.1 永磁同步電機滑模觀測器設(shè)計45-49
• 4.3.2 基于滑模觀測器的三電平永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制策略49
• 4.4 系統(tǒng)仿真49-56
• 4.4.1 負載突變53-54
• 4.4.2 轉(zhuǎn)速響應(yīng)54-55
• 4.4.3 位置與轉(zhuǎn)速觀測55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 實驗平臺設(shè)計及實驗結(jié)果分析57-70
• 5.1 引言57
• 5.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計57-61
• 5.2.1 主電路設(shè)計57-59
• 5.2.2 驅(qū)動電路設(shè)計59
• 5.2.3 采樣保護電路設(shè)計59-61
• 5.2.4 QEP電路設(shè)計61
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計61-63
• 5.3.1 控制芯片61-62
• 5.3.2 程序設(shè)計62-63
• 5.4 實驗平臺及實驗波形分析63-69
• 5.4.1 實驗平臺63-64
• 5.4.2 實驗波形及分析64-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果77-78
• 致謝78-79
• 作者簡介79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉述喜;王明渝;;基于快速空間矢量調(diào)制算法的三電平直接轉(zhuǎn)矩預(yù)測控制系統(tǒng)[J];電工技術(shù)學(xué)報;2009年02期

2 劉忠舉;梁寶明;陳嘉福;;基于改進型積分器的矢量控制系統(tǒng)研究[J];電力電子技術(shù);2010年02期

3 高鍵;姜星星;;基于SVM的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年01期

4 康勁松,陶生桂;三電平逆變器系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩復(fù)式控制[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年03期

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本文編號：562306