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基于DSP的三电平异步电机直接转矩控制的研究

作　者: 周洋
导　师: 张勇
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 三电平 空间电压矢量 直接转矩控制 异步电动机
分类号: TM343.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


直接转矩控制以结构比较简单、动态的响应好、总谐波扰动比较小等特点,成为近年来一种非常热门的电机控制方式。因此,本文针对异步电机进行三电平逆变器的直接转矩控制的研究。本文首先指出了本课题的研究目的和意义。在这样的基础上,针对多电平的逆变器拓扑结构优缺点与发展的情况,三电平的逆变器的异步电机进行了基本原理及结构的分析与阐述,同时又对电压跳幅和开关频率及中点电压的平衡等问题进行了比较详细的分析,提出直接转矩控制下磁链和转矩采用的观测方案,通过这些方案的分析,提出了矢量合成的直接转矩的控制方法。基于理论分析的基础,本文利用了MATLABA仿真工具中的Simulink工具包对本文中提出的控制方法和方案仿真模型进行了研究,仿真结果使本文中所提出的控制方法的可靠性和正确性得到了有效的验证。最后本文对三电平的逆变器电路、IGBT的驱动电路、传感器的检测电路以及保护电路及硬件抗干扰电路进行设计,采用TMS320F2812作为控制核心芯片,建立了一套三电平的逆变器的直接转矩的控制实验平台,在这个平台的基础之上,开始三电平的直接转矩控制的相关的实验研究,仿真和实验的结果验证了本文研究思想和控制方案的正确。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1. 绪论  9-12
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 多电平逆变器的发展  10
  1.3 多电平的应用领域  10
  1.4 直接转矩基本原理的概述  10-11
  1.5 本文研究的内容  11-12
2. 三电平逆变器拓扑结构  12-20
  2.1 逆变器的三电平拓扑结构  12-13
  2.2 三电平空间电压矢量  13-16
    2.2.1 三电平拓扑结构的逆变器开关模式  13-14
    2.2.2 基本空间电压矢量的分类以及它对中点电压的影响  14-16
  2.3 异步电机的数学模型  16-18
  2.4 异步电动机系统与三电平的逆变器统一数学模型  18-19
  2.5 本章小结  19-20
3. 异步电动机的直接转矩控制系统  20-30
  3.1 直接转矩控制原理  20-21
  3.2 三电平逆变器直接转矩控制的主要问题  21-24
    3.2.1 三电平逆变器电压矢量的选择  22-23
    3.2.2 中点电压控制  23-24
    3.2.3 开关频率和开关损耗  24
  3.3 空间电压矢量对磁链和转矩的控制  24-28
    3.3.1 磁链观测器模型  25-27
    3.3.2 磁链调节器  27
    3.3.3 转矩调节器  27-28
  3.4 三电平直接转矩控制的优化算法  28-29
  3.5 本章小结  29-30
4. 矢量合成的三电平异步电机直接转矩控制的仿真  30-40
  4.1 矢量合成的三电平直接转矩控制系统的构建  30-34
    4.1.1 异步电机模块  31-33
    4.1.2 转速转矩控制模块  33
    4.1.3 三电平逆变器模块  33-34
    4.1.4 定子磁链模块  34
    4.1.5 矢量合成的三电平的直接转矩控制的矢量选择  34
  4.2 仿真结果  34-38
  4.3 仿真结果的分析  38-39
  4.4 小结  39-40
5. 基于DSP 的异步电动机直接转矩控制的实现  40-54
  5.1 DSP 简介  40
  5.2 TMS320x281x 系列简介  40
  5.3 TMS320c2812 的介绍  40-41
  5.4 基于DSP 的数字系统的设计  41-49
    5.4.1 主电路的设计  42-44
    5.4.2 缓冲电路设计  44
    5.4.3 检测电路  44-45
    5.4.4 光电隔离驱动电路  45-46
    5.4.5 保护电路设计  46-47
    5.4.6 硬件的抗干扰处理  47-48
    5.4.7 硬件平台的实物图  48-49
  5.5 控制系统的软件设计  49-54
    5.5.1 控制系统主软件设计  49-52
    5.5.2 实验结果  52-53
    5.5.3 小结  53-54
6. 结论和展望  54-56
  6.1 全文总结  54
  6.2 近一步展望  54-56
参考文献  56-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机 > 三相异步电机
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