学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于DSP的异步电机直接转矩控制策略的研究与实现

作　者: 武德祥
导　师: 张爱玲
学　校: 太原理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: 磁链优先 u-n模型 起动 弱磁 SVM-DTC
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 86次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


相对于矢量控制策略而言,异步电机的直接转矩控制方法系统结构简洁明了,转矩响应迅速,因而受到了普遍关注并得到了迅速发展。本文对异步电机直接转矩控制系统的转矩脉动、磁链观测、起动方法、弱磁调速进行了深入研究。针对基于开关表的直接转矩控制系统(ST-DTC)低速脉动较大的问题,国内外开展了大量研究,方法之一是采用转矩预测(TP-DTC)来减小转矩的脉动；方法二是采用空间矢量调制的方法代替开关表,研究结果表明该方法较好地克服了以上缺点。本文采用了一种以直接转矩控制的转矩和定子磁链的误差为基础的空间矢量调制方法,建立一个二元一次方程组解出应该施加的参考电压矢量,然后利用电压空间矢量脉宽调制的方法合成该矢量,这种方法称为SVM-DTC。实验结果表明TP-DTC可以减小低速时的转矩脉动,SVM-DTC可以减小全速范围的转矩脉动,改善稳态性能和动态性能,改善电流和磁链波形,降低电机运行时的噪声和振动。本文对磁链观测模型进行了深入研究,尤其是对能够在全速范围运行的两个u-n模型进行了研究,对磁链模型选取状态变量和离散化求解方程组的问题以及对编程实现时应注意的离散化方法和离散化步长问题进行了分析,实验结果表明u-n模型可以较为准确地实现全速范围的磁链观测。本文提出了磁链优先和斜坡函数两种起动方法,实验结果表明磁链优先法不仅可以改善起动性能还可以减小稳态时的磁链和转矩脉动；斜坡函数法可以很好的限制起动电流并且在调速、正反转、停车时同样起作用。本文对弱磁控制的原理进行了阐述,制定了两种弱磁控制方案。仿真结果表明两个方案均可实现弱磁范围的调速,其中开环给定法编程实现时比较简单有效,只需要根据不同的转速给定值来查找对应的磁链给定值；闭环整定法不仅需在原有程序基础上加上PI调节器等程序,而且需要调节PI调节器的参数。本文在仿真研究的基础上在以DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心的交流电机实验平台上对ST-DTC、TP-DTC、SVM-DTC三种控制策略下的直接转矩控制进行了对比。实验结果表明SVM-DTC较其他两种可以有效地减小转矩脉动,改善电流和磁链波形。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 引言  10-12
  1.2 直接转矩控制策略发展现状  12-13
  1.3 论文的主要内容  13-15
第二章 异步电机直接转矩控制策略的研究  15-31
  2.1 异步电机及逆变器的数学模型  15-17
    2.1.1 异步电机的数学模型  15-16
    2.1.2 空间电压矢量和逆变器数学模型  16-17
  2.2 直接转矩控制原理  17-25
    2.2.1 基于开关表的传统直接转矩控制  18-20
    2.2.2 基于转矩预测的直接转矩控制  20-23
    2.2.3 基于空间矢量调制的直接转矩控制  23-25
  2.3 直接转矩控制系统的仿真  25-30
    2.3.1 MATLAB/SIMULINK数字仿真软件简介  25
    2.3.2 基于开关表的直接转矩控制仿真模型  25-26
    2.3.3 基于转矩预测的直接转矩控制仿真模型  26-27
    2.3.4 基于空间矢量调制的直接转矩控制仿真模型  27-28
    2.3.5 仿真结果  28-30
  2.4 小结  30-31
第三章 磁链观测器的研究  31-41
  3.1 电流模型(I-N模型)  32-33
  3.2 电压模型(U-I模型)  33-34
  3.3 全速运行模型(U-N模型)  34-40
    3.3.1 u-n模型Ⅰ  34-35
    3.3.2 u-n模型Ⅱ  35-38
    3.3.3 u-n模型Ⅱ的仿真  38-39
    3.3.4 u-n模型Ⅱ的仿真结果  39-40
  3.4 小结  40-41
第四章 异步电机直接转矩控制起动方法  41-47
  4.1 基于直接转矩控制的异步电机起动  41-43
    4.1.1 磁链优先起动法  41-42
    4.1.2 斜坡函数起动法  42
    4.1.3 串行起动法  42-43
  4.2 起动方法的仿真  43-46
    4.2.1 三种起动方法的仿真  43-44
    4.2.2 仿真结果  44-46
  4.3 小结  46-47
第五章 弱磁范围内的直接转矩控制  47-53
  5.1 弱磁状态下的运行特点  47-48
  5.2 弱磁调速的仿真  48-52
    5.2.1 弱磁调速方案一的仿真  48-49
    5.2.2 弱磁调速方案二的仿真  49-50
    5.2.3 弱磁调速仿真结果  50-52
  5.3 小结  52-53
第六章 直接转矩控制系统的实现  53-72
  6.1 TMS320LF2407A主要特点  53-54
  6.2 系统的硬件构成  54-55
  6.3 直接转矩控制系统的软件实现  55-61
    6.3.1 基于开关表的直接转矩控制的软件实现  56-58
    6.3.2 基于转矩预测的直接转矩控制软件实现  58
    6.3.3 基于空间矢量调制的直接转矩控制软件实现  58-59
    6.3.4 定子磁链观测的软件实现  59-61
  6.4 实验结果  61-71
    6.4.1 稳态及动态运行性能实验结果  61-64
    6.4.2 起动性能实验  64-71
  6.5 总结  71-72
第七章 结论与展望  72-74
参考文献  74-77
附录  77-79
  附录1 主回路附图  77
  附录2 2407A控制板附图  77-78
  附录3 样机整体附图  78-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文  80

相似论文

  1. 基于巨磁阻抗效应磁测传感器及地磁匹配算法研究,P318
  2. 电火花加工中的电极损耗机理及控制研究,TG661
  3. 油漆焦油基单颗粒危险废物热解和燃烧特性的实验研究,X705
  4. 粉末活性炭—超滤工艺处理微污染地表水试验研究,X703
  5. 钢丝滚道球轴承的预紧与支承刚度理论及实验研究,TH133.331
  6. 陀螺稳定吊舱控制系统稳定回路设计与研究,V241.5
  7. 卫星姿态的磁控制方法研究,V448.222
  8. 涡轮S2流面正问题气动优化设计研究,V235.11
  9. 光纤陀螺温度漂移建模与补偿,V241.5
  10. 电磁轨道炮外弹道建模与仿真研究,TJ399
  11. 轨道交通引起周围环境竖向振动的振源特性分析,U211.3
  12. RUV4汽车点火线圈工艺参数分析及影响因素研究,U463.64
  13. 基于LIN总线的电动车窗控制方法研究,U463.6
  14. 分数槽集中绕组永磁同步电机参数化设计研究,TM341
  15. 同步电动机励磁控制系统研究,TM341
  16. 径向振动模式压电变压器的等效电路模型与应用,TM406
  17. 压电陶瓷驱动器迟滞补偿方法研究,TM282
  18. 基于DSP的感应电动机四象限运行系统的研究,TM346
  19. 永磁直驱风电系统中网侧变换器控制与风机模拟技术研究,TM46
  20. 基于DSP的感应电机矢量控制系统研究,TM346
  21. 适应多总线通讯模式的感应电动机矢量控制系统研究,TM346

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机
© 2012 www.xueweilunwen.com