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飞轮储能系统永磁无刷直流电机控制研究

作　者: 程文星
导　师: 祝长生
学　校: 浙江大学
专　业: 电机与电器
关键词: 飞轮储能系统永磁无刷直流电机控制系统脉宽调制模糊PI混合控制 TMS320F2812
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 64次
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内容摘要

飞轮储能具有许多优点,是一种具有广泛应用前景的储能技术,受到国内外专家的一致重视。作为一种将电能转化为机械能进行存储的装置,电机是飞轮储能系统中必不可少的部分,电能与机械能之间的交换正是依靠电机的加减速运转来实现,电机的运行状态直接决定整个飞轮系统的储能情况。本文就飞轮储能系统所采用的永磁无刷直流电机的控制问题开展相关的研究。在查阅了国内外文献的基础上,首先分析了当前飞轮储能系统在各个行业的应用情况和研究状况,重点放在电机的控制部分。接着对永磁无刷直流电机的原理进行了分析,列出其数学模型,采用双闭环控制的脉冲宽度调制方式来实现电机转速的控制。为了满足飞轮储能系统驱动电机平稳运行的要求,将换向脉动较小的pwm-on-pwm调制方式运用于电机的控制。通过理论分析,证明该调制方式能有效地降低电流换向期间的转矩脉动,同时避免了一般脉冲宽度调制中可能出现的非换向相的导通现象。搭建了永磁无刷直流电机的仿真模型,进行电机的控制仿真,将pwm-on-pwm调制方式用于电机的控制,为了便于比较,同时进行pwm-on和on-pwm两种常用调制方式的仿真实验。将这三种调制方式用于现有飞轮储能系统电机的控制中,通过实验结果来验证pwm-on-pwm调制方式的适用性。将模糊PI混合控制用于速度环的控制,进行了相应的仿真。最后根据控制系统的要求,基于TMS320F2812芯片设计了无刷直流电机的控制器,包括硬件的设计和软件的设计,对设计中的一些关键点进行了介绍。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景  10
  1.2 飞轮储能系统研究现状  10-15
  1.3 主要研究内容  15-16
第2章永磁无刷直流电机的工作原理及数学模型  16-24
  2.1 永磁无刷直流电机的基本工作原理  16-19
  2.2 永磁无刷直流电机的数学模型  19-22
  2.3 永磁无刷直流电机的特性及调速控制  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章永磁无刷直流电机电磁转矩脉动抑制  24-33
  3.1 换向期间电磁转矩脉动分析  25-30
  3.2 pwm-on-pwm型调制方式  30-32
  3.3 本章小结  32-33
第4章永磁无刷直流电机转速控制系统设计  33-53
  4.1 双闭环控制系统分析与设计  33-34
  4.2 电流环的分析与设计  34-36
  4.3 速度环的分析与设计  36-39
  4.4 转速控制系统优化  39-40
  4.5 模糊控制基本理论  40-44
  4.6 模糊控制器的设计  44-51
  4.7 模糊PI混合控制  51-52
  4.8 本章小结  52-53
第5章永磁无刷直流电机控制仿真分析  53-74
  5.1 调制方式的仿真  55-68
  5.2 速度控制系统的性能仿真  68-72
  5.3 本章小结  72-74
第6章永磁无刷直流电机控制平台设计及实验  74-91
  6.1 硬件电路  74-80
  6.2 软件设计  80-83
  6.3 永磁无刷直流电机控制实验结果分析  83-87
  6.4 实验波形和仿真的比较  87-90
  6.5 本章小结  90-91
第7章总结  91-93
参考文献  93-100
攻读硕士学位期间的主要研究成果  100

飞轮储能系统永磁无刷直流电机控制研究

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