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基于双逆变器的开放式绕组PMSM直接转矩控制系统

作　者: 朱笑聪
导　师: 孙立志
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 多电平逆变器 PMSM 双逆变器 直接转矩控制 空间矢量脉宽调制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


多电平逆变技术被广泛应用于中压、大功率电机驱动系统中,在一定程度上克服了功率开关逆变器电压等级限制,同时具有输出电压谐波含量小、电压变化率低等特点。双逆变器与三电平逆变器具有同等的电压输出能力,具备多电平逆变技术优势和特有的容错能力。本文针对基于双逆变器的开放式绕组PMSM直接转矩控制系统,对其电机数学模型、SVPWM控制、直接转矩控制策略、实验平台的搭建几方面开展了深入研究。在分析电机结构基础上,建立了开放式绕组PMSM电机数学模型。将双逆变器应用于开放式绕组PMSM控制系统中,研究了双逆变器的SVPWM控制策略,从电压空间矢量的分布到扇区判断、矢量选择、开关管占空比分配做出分析推导,有效抑制了共模电压的产生,提高了系统性能;针对电机非正弦波反电动势的影响,采用直接转矩控制策略以削弱非理想反电动势引起的转矩波动,同时对直接转矩控制策略进行了分析与改进,将其与SVPWM控制相结合应用于整个控制系统中实现转速、转矩双闭环控制。在理论分析与数学推导的基础上,本文利用MATLAB/SIMULINK搭建了系统仿真模型,并进行了验证与对比分析,证实了控制系统的良好运行特性。最后,选用TI公司的控制芯片TMS320LF2812完成系统硬件设计与软件编程,并对系统中电流采样、位置检测、驱动保护、D/A转换等功能电路进行了设计,在此硬件平台上进行实验研究。实验结果验证了基于双逆变器的开放式绕组PMSM直接转矩控制系统的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 PMSM 控制系统发展现状与趋势  9-11
    1.2.1 PMSM 发展概况  9-10
    1.2.2 控制理论与策略发展概况  10-11
    1.2.3 多电平逆变技术发展概况  11
  1.3 基于双逆变器的开放式绕组电机系统概述  11-12
  1.4 本文主要研究内容  12-14
第2章 开放式绕组PMSM 数学模型及双逆变器拓扑结构  14-22
  2.1 引言  14
  2.2 传统PMSM 数学模型  14-16
  2.3 开放式绕组PMSM 的数学模型  16-19
    2.3.1 三相静止abc 坐标系下的数学模型  16-18
    2.3.2 两相静止αβ坐标系下的数学模型  18-19
    2.3.3 两相静止dq 坐标系下的数学模型  19
  2.4 双逆变器拓扑结构  19-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 双逆变器SVPWM 控制  22-39
  3.1 引言  22
  3.2 三电平SVPWM 控制  22-26
    3.2.1 SVPWM 控制原理  22-23
    3.2.2 三电平SVPWM 控制算法  23-26
  3.3 双逆变器SVPWM 控制  26-35
    3.3.1 电压空间矢量的产生与分布  26-29
    3.3.2 电压空间矢量的选择  29-31
    3.3.3 双逆变器SVPWM 控制的实现  31-35
  3.4 双逆变器SVPWM 控制仿真分析  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 基于双逆变器的PMSM 直接转矩控制  39-51
  4.1 引言  39
  4.2 基于双逆变器的PMSM 直接转矩控制系统  39-42
    4.2.1 直接转矩控制原理  39-40
    4.2.2 基于双逆变器的PMSM 直接转矩控制系统结构  40-42
  4.3 定子磁链与转矩估算  42-43
    4.3.1 电压型定子磁链估算  42
    4.3.2 电流型定子磁链估算  42-43
    4.3.3 转矩估算  43
  4.4 电压矢量计算  43-45
  4.5 基于双逆变器的PMSM 直接转矩控制系统仿真  45-49
  4.6 本章小结  49-51
第5章 基于双逆变器PMSM 直接转矩控制系统实现  51-60
  5.1 引言  51
  5.2 系统硬件设计  51-54
    5.2.1 系统硬件结构  51
    5.2.2 外围电路设计  51-54
  5.3 系统软件设计  54-55
    5.3.1 主函数流程设计  54-55
    5.3.2 中断流程设计  55
  5.4 系统实验验证  55-59
  5.5 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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