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异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的研究

作　者: 李颖
导　师: 黄守道
学　校: 湖南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 直接转矩控制无速度传感器速度辨识低速性能数字信号处理器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 366次
引　用: 3次
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内容摘要

随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展,各类电机控制技术不断得到发展。其中直接转矩控制技术(DTC)作为继矢量变换控制之后又一项新型的现代交流调速控制技术,其思路是把交流电机与逆变器看作一个整体对待,采用空间电压矢量分析方法进行计算,免去了矢量变换的复杂计算。控制系统具有结构简单,鲁棒性强、静动态性能好、便于实现全数字化等到优点,所以得到了越来越广泛的重视。本文首先阐述了直接转矩控制的基本原理,并以圆形磁链轨迹直接转矩控制系统为例,提出了直接转矩控制系统的结构组成,重点对直接转矩控制系统中磁链的观测与调节、转矩的计算与调节的算法作了研究。本文深入分析了直接转矩控制系统中影响低速性能的主要因素,提出了改善低速性能的控制策略,对用截止频率自适应低通滤波器法来改善低速性能的算法进行了研究。并对这种方法进行了初步的仿真研究。无速度传感器控制系统利用检测定子电压、电流等容易测量的物理量进行速度估算,以取代速度传感器,提高控制系统的可靠性,降低成本。本课题探讨了无速度传感器直接转矩控制系统中速度辨识的几种方法和途径,即卡尔曼滤波法、模型参考自适应法、神经网络速度辨识法,对这几种方法的优劣进行了比较,得出利用模型参考自适应法来辨识转速是一种比较好的转速辨识方法,建立了用这种方法来辨识转速的数学模型,并对这种方法辨识转速进行了仿真研究,仿真结果表明这种转速速辨识方法是有效的。最后,本文以TI公司的TMS320LF2407型DSP为控制核心,对无速度传感器直接转矩控制系统作了较为详细的硬件和软件设计。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 交流调速技术的发展概况  9-12
  1.2 交流调速控制策略  12-14
    1.2.1 矢量控制技术  12-13
    1.2.2 直接转矩控制技术  13-14
  1.3 直接转矩控制研究的现状  14-15
  1.4 本文的主要工作及研究的意义  15-17
    1.4.1 论文的选题意义  15
    1.4.2 本文的主要工作和内容安排  15-17
第2章直接转矩控制的基本原理  17-30
  2.1 异步电机的数学模型  17-19
  2.2 逆变器数学模型  19-20
  2.3 空间电压矢量  20-21
  2.4 空间电压矢量对定子磁链及转矩作用  21-22
    2.4.1 空间电压矢量对定子磁链的作用  21-22
    2.4.2 空间电压矢量对电动机转矩的作用  22
  2.5 直接转矩控制系统的组成  22-29
    2.5.1 直接转矩控制系统的控制策略选择及结构  22-23
    2.5.2 磁链的计算与调节  23-26
    2.5.3 磁链空间位置的判断  26-27
    2.5.4 转矩的计算与调节  27-28
    2.5.5 电压矢量开关表  28
    2.5.6 速度的PI 调节  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章直接转矩控制系统低速性能研究  30-40
  3.1 低速阶段存在的问题分析  30-34
    3.1.1 有限的电压空间矢量对低速性能的影响  30-31
    3.1.2 定子磁链观测对低速性能的影响  31
    3.1.3 定子电阻对低速性能的影响  31-32
    3.1.4 死区效应对低速性能的影响  32-34
  3.2 改善直接转矩控制系统低速性能的方法  34-39
    3.2.1 截止频率自适应低通滤波器补偿算法  34-36
    3.2.2 仿真研究  36-37
    3.2.3 其它改善低速性能的方法  37-39
  3.3 小结  39-40
第4章无速度传感器直接转矩控制系统的速度辨识  40-50
  4.1 速度辨识方法概述  40-41
  4.2 模型参考自适应方法(MRAS)  41-48
    4.2.1 模型参考自适应参数辨识理论基础  41-43
    4.2.2 基于转子磁通模型的速度辨识  43-47
    4.2.3 PI 自适应参数的整定  47-48
  4.3 基于MRAS 速度辨识仿真  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章基于DSP 的无速度传感器的直接转矩控制的实现  50-62
  5.1 直接转矩控制系统的硬件实现  50-58
    5.1.1 系统的硬件结构框图  50-51
    5.1.2 数字信号处理器( DSP ) TMS320LF2407A 简介  51-52
    5.1.3 系统主电路的设计  52-54
    5.1.4 系统驱动电路设计  54-55
    5.1.5 系统保护电路的设计  55-56
    5.1.6 信号采样电路的设计  56-58
  5.2 系统软件实现  58-61
    5.2.1 系统软件组成  58
    5.2.2 主程序模块功能  58-59
    5.2.3 定时器1 中断服务模块  59
    5.2.4 定时器2 中断服务模块  59-60
    5.2.5 故障中断服务模块  60-61
  5.3 本章小结  61-62
总结与展望  62-64
  1 总结  62
  2 今后工作的展望  62-64
参考文献  64-67
附录 A 攻读学位期间发表论文目录  67-68
致谢  68

异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的研究

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