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低速大转矩横向磁通永磁同步电机控制系统的研究

作　者: 张二伟
导　师: 白山
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 直接转矩预测控制横向磁通永磁电机 dsp
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着生产技术的不断发展,对传统的机电一体化系统提出更高的要求。横向磁通电机就是一种具有高转矩密度满足低速大转矩的新型拓扑结构电机,它在本体结构上保证满足高磁密、大转矩、低速性能好的特点。因此,横向磁场永磁电机逐步成为电机研究的重点。本文在总结横向磁通电机电磁特点的基础上,设计了横向磁通永磁电机的控制系统,对横向磁通永磁电机技术在实际的推广和应用有着重要的意义。论文在分析横向磁通永磁同步电机电磁结构的基础上,建立了横向磁场永磁同步电机的电磁数学模型,通过空间状态描述对横向磁场同步电机的特性进行了分析。深入研究横向磁通永磁同步电机的电磁特性,通过智能控制理论中的预测控制算法对基于旋转d-q轴系下的横向磁通永磁同步电机模型进行了仿真计算;采用现代电机控制技术的直接转矩控制策略对横向磁通永磁同步电机实现电磁转矩控制,搭建了系统控制模型,并且应用MATLAB软件对模型进行了仿真。仿真结果表明本文采用的控制策略对横向磁通同步电机具有良好的控制特性。在直接转矩控制方法分析和仿真的基础上,设计了以TMS320F2812DSP为控制核心器件、应用IPM功率模块的主电路和外围电路的控制器硬件电路。根据直接转矩控制策略编写了横向磁通永磁同步电机直接转矩控制系统的软件工程流程图和在CCS3.3环境下程序设计。本文仿真结果表明预测模型控制理论和直接转矩控制策略对横向永磁同步电机控制的优良的控制特性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-21
  1.1 课题的背景和意义  9-11
  1.2 横向磁通永磁电机的特点及研究情况  11-15
    1.2.1 横向磁通永磁电机的特点  11-12
    1.2.2 国内外对TFPM的研究情况  12-15
  1.3 控制策略研究  15-20
    1.3.1 PID控制  16
    1.3.2 变压变频调速  16-18
    1.3.3 矢量调速技术  18-19
    1.3.4 直接转矩控制(DTC)  19-20
  1.4 本文主要研究内容  20-21
第二章 TFPM电磁原理和电磁转矩方程  21-29
  2.1 永磁同步电机的运行特性研究  21-23
  2.2 TFPM电磁关系研究  23-25
  2.3 永磁同步电机状态模型描述及其仿真  25-29
第三章基于dq轴系模型下的永磁电机模型预测控制  29-43
  3.1 预测控制介绍  29
  3.2 预测控制理论原理  29-31
  3.3 DMC预测控制理论原理  31-35
  3.4 广义预测控制理论原理  35-39
  3.5 TFPM电机在d-q轴系下的模型  39-41
  3.6 用matlab对系统进行MPC控制仿真  41-42
  3.7 本章小结  42-43
第四章 TFPM的直接转矩控制研究  43-73
  4.1 TFPM的结构及其等效转化  43-45
  4.2 直接转矩控制原理及系统结构  45-53
    4.2.1 直接转矩控制原理  45-48
    4.2.2 磁链和转矩估计  48-49
    4.2.3 静止三相坐标系向静止AQ轴下变换  49-50
    4.2.4 滞环比较原理  50-51
    4.2.5 空间电压矢量的形成  51-52
    4.2.6 控制系统原理图  52-53
  4.3 控制系统的硬件和软件系统设计  53-64
    4.3.1 TMS320F2812DSP资源介绍  53-54
    4.3.2 控制电路硬件  54
    4.3.3 主电路原理图  54-55
    4.3.4 IPM智能功率模块  55-58
    4.3.5 电流检测电路和其他外围电路  58-63
    4.3.6 键盘显示  63-64
  4.4 软件开发系统  64-70
    4.4.1 主程序模块  66-67
    4.4.2 外部中断  67-68
    4.4.3 定时中断系统  68-70
  4.5 TFPM的直接转矩matlab仿真  70-73
第五章结论  73-74
参考文献  74-77
在学研究成果  77-78
致谢  78

低速大转矩横向磁通永磁同步电机控制系统的研究

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