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基于矢量控制的交流电机控制器的设计

作　者: 李飞
导　师: 万文斌
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 交流电机控制器 参数辨识 矢量控制 SVPWM
分类号: TM34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 318次
引　用: 2次
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内容摘要


在电动车辆驱动控制领域中,交流电机控制器以其高性能、高功率密度、高可靠性、低成本、低污染和良好的环境适应性等特点,获得了越来越广泛的应用,并朝着数字化、可优化等方向发展。针对市场的需求,本次课题拟设计、研制一款基于DSP的自主品牌交流控制器产品,控制器采用转差频率间接矢量控制的控制策略和SVPWM调制算法,满足在电动托盘车、叉车、电动汽车等场合的应用需求。本文首先介绍了三相交流异步电机的数学模型,在此基础上简述了一种感应电机参数辨识算法原理,在对算法原理分析的基础上建立了Matlab\Simulink模型进行仿真,验证了此种辨识原理的可靠性。而后在进一步介绍坐标变换原理的基础上对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述。并在简要介绍了PWM调制原理的基础上对SVPWM调制技术进行了详细的阐述,最后对提出的SVPWM调制算法和整个矢量控制系统进行了Matlab仿真,结果表明整个系统是可行的。为实现电动车辆驱动系统控制要求快速敏捷、实时性高等特点,在控制芯片选择上,本文采用TI公司的高性能控制芯片TMS320LF2407A,并详细讲述了系统的软、硬件设计及一些抗干扰和保护措施。为验证设计系统的可行性,在Matlab仿真的基础上,制作了实验板对软、硬件系统进行了调试,调试结果表明本系统能够输出比较理想的正弦波,能够实现对异步电机的高性能可靠控制。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章 绪论  13-17
  1.1 课题的研究背景及意义  13-14
  1.2 交流电机变频调速及相关技术的发展概况  14-15
  1.3 本文的主要工作及内容安排  15-17
第二章 交流异步电机的模型及参数辨识  17-26
  2.1 三相异步电动机的数学模型  17-19
  2.2 异步电机离线参数辨识原理及算法分析  19-24
    2.2.1 感应电机简易电路模型  20
    2.2.2 电流控制环参数的确定  20-21
    2.2.3 电机静止测试  21-24
  2.3 参数辨识SIMULINK 模型仿真验证  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 间接矢量控制原理及SVPWM 技术  26-41
  3.1 矢量控制的基本原理  26-27
  3.2 矢量控制的坐标变换  27-29
    3.2.1 Clarke 变换  27-28
    3.2.2 Park 变换  28-29
    3.2.3 三相异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型  29
    3.2.4 三相异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型  29
  3.3 交流异步电动机间接矢量控制原理分析  29-32
    3.3.1 基于转子磁场定向的变量解耦  29-31
    3.3.2 转差频率间接矢量控制系统原理分析  31-32
  3.4 空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术  32-37
    3.4.1 SVPWM 技术的基本原理  32-34
    3.4.2 SVPWM 调制的实现方法  34-35
    3.4.3 SVPWM 算法的仿真研究  35-37
  3.5 MATLAB 系统仿真验证及结果分析  37-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章 系统硬件设计  41-57
  4.1 系统总体硬件构成  41-42
  4.2 逻辑控制板  42-53
    4.2.1 CPU 模块及外围扩展电路  42-43
    4.2.2 看门狗与复位电路  43-44
    4.2.3 开关量输入检测电路  44
    4.2.4 加速器检测电路  44-46
    4.2.5 电流检测电路  46-47
    4.2.6 速度检测电路  47-48
    4.2.7 故障检测与保护电路  48
    4.2.8 预充电及放电电路  48-49
    4.2.9 主、辅接触器驱动电路  49-50
    4.2.10 逆变桥MOS 管驱动电路  50-51
    4.2.11 三相桥短路、过流硬件保护电路  51-52
    4.2.12 串口通信电路  52-53
  4.3 功率驱动板  53-55
    4.3.1 电源及转换电路  53-54
    4.3.2 MOS 管逆变桥主电路  54-55
  4.4 电路的抗干扰措施及调试  55-56
    4.4.1 电源以及接地噪声干扰的抑制  55
    4.4.2 输入输出抗干扰设计  55-56
    4.4.3 印制电路板抗干扰设计  56
  4.5 本章小结  56-57
第五章 系统软件设计与实现  57-66
  5.1 系统软件总体设计  57-58
  5.2 系统初始化模块  58
  5.3 系统中断服务模块  58-61
    5.3.1 电机控制模块  59
    5.3.2 车辆控制模块  59-61
  5.4 实验结果及分析  61-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章 总结与展望  66-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机
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