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多采样率直接转矩控制系统研究

作　者: 蔡华斌
导　师: 张桂香
学　校: 西南交通大学
专　业: 电气系统控制与信息技术
关键词: 异步电机多采样率控制直接转矩控制磁链计算数字控制 MATLAB TMS320F240
分类号: TM921.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 215次
引　用: 3次
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内容摘要

直接转矩控制技术是继矢量控制之后发展起来的又一种高性能交流调速控制技术，它采用空间矢量分析的方法，基于定子磁场定向，直接在定子坐标系下计算并控制电机的磁链与转矩。它不需要复杂的坐标变换，对电机参数依赖性小，具有动态反应迅速、结构简单、易于实现等优点。随着计算机技术与电力电子技术的发展，直接转矩控制研究取得了新的进展。多采样率数字控制是近年来提出的一种新的控制策略，由于多采样率控制方案具有提高系统性能、适应多种复杂的实际情况和便于数字实现等诸多优势，使得多采样率数字控制系统在现代工业社会中的应用日益广泛，成为一种常用的采样控制系统。目前，多采样率控制系统理论还没有运用在直接转矩控制系统中。本文将多采样率控制理论与感应电机离散数学模型相结合，推导出一种基于多采样率控制的感应电机定子磁链计算新算法。该方法对电机电压电流的测量与逆变器开关状态的控制采用不同的周期，磁链的计算是静态的，无初值问题和误差累积问题。对该算法进行了MATLAB仿真，在理论上检验了该算法的正确性。以TMS320F240为基础，基于实际控制系统提出了两种检验方法，检验了该算法计算的可行性。针对磁链计算中存在的波动，提出了一种幅值补偿的磁链改进方法，实验证明该方法能够较好的抑制磁链波动。将检验后的磁链算法运用于直接转矩控制系统中，构造了基于多采样率控制理论的直接转矩控制系统，并进行了仿真研究。在理论上验证了多采样率直接转矩控制系统的正确性之后，设计了一种采样周期为100微秒，控制周期为200微秒的多采样率直接转矩控制系统，并成功进行了DSP控制实验，验证了该算法的实用性，这也是本论文最重要的创新点之一。除此之外，由于多采样率数字控制系统与单采样率控制系统之间的差异，论文在采样与控制方式、软件程序设计等方面具有自己的特色。该算法的成功运用扩展了多采样率控制系统理论的运用范畴。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 交流调速系统的发展与现状  9-12
    1.1.1 直接转矩控制系统的提出  10-11
    1.1.2 直接转矩控制的发展方向  11-12
  1.2 多采样率控制理论的研究与发展  12-15
    1.2.1 多采样率控制理论的发展  12-15
    1.2.2 多采样率控制理论的应用  15
  1.3 本论文的研究目的与意义  15-16
  1.4 本论文的创新点与研究内容  16-18
第二章直接转矩控制系统的基本原理  18-28
  2.1 感应电机的数学模型  18-19
  2.2 逆变器数学模型与空间电压矢量  19-22
  2.3 电压空间矢量对电机定子磁链的影响  22-23
  2.4 电压空间矢量对电机转矩的影响  23
  2.5 直接转矩控制系统的结构  23-28
    2.5.1 直接转矩控制系统的整体结构  23-24
    2.5.2 磁链的计算与控制  24-26
    2.5.3 转矩的计算与控制  26
    2.5.4 开关状态的选择  26-27
    2.5.5 转速的 PI调节  27-28
第三章基于 TMS320F240的单采样率DTC系统  28-39
  3.1 引言  28-29
  3.2 TMS320F240系列 DSP结构概述  29-30
  3.3 系统硬件结构  30-33
    3.3.1 A/D转换采样电路  31
    3.3.2 转速测量采样电路  31-32
    3.3.3 IPM逆变器电路  32-33
  3.4 基于幅值补偿定子磁链观测的直接转矩控制系统  33-39
    3.4.1 具有幅值补偿的定子磁链观测器  33-34
    3.4.2 系统的软件设计  34-36
    3.4.3 系统实验  36-39
第四章基于多采样率控制的定子磁链新算法  39-49
  4.1 多采样率控制理论简介  39-40
  4.2 输出多采样率数字控制系统  40-43
    4.2.1 输出多采样率数字控制系统的状态空间描述  41-43
  4.3 多采样率控制理论在定子磁链计算中的应用  43-49
第五章定子磁链新算法的仿真与实验研究  49-57
  5.1 定子磁链新算法的 MATLAB仿真研究  49-51
  5.2 磁链新算法的实验验证  51-57
    5.2.1 实验方案  51-53
    5.2.2 实验方案二  53-54
    5.2.3 实验数据分析  54-55
    5.2.4 基于幅值补偿的多采样率磁链改进算法实验研究  55-57
第六章基于多采样率控制的直接转矩控制系统  57-71
  6.1 多采样率直接转矩控制系统的结构  57-58
  6.2 基于 MATLAB的多采样率直接转矩控制系统仿真  58-61
    6.2.1 系统仿真模型的建立  58-59
    6.2.2 仿真实验  59-61
  6.3 基于 DSP的多采样率直接转矩控制系统设计  61-65
    6.3.1 多采样率直接转矩控制系统的软件设计  61-62
    6.3.2 多采样率数字控制系统输出控制信号的具体实现  62-65
  6.4 基于 DSP的多采样率直接转矩控制系统实验研究  65-71
全文工作总结与展望  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士期间发表的论文  78

多采样率直接转矩控制系统研究

内容摘要

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