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同步电机电压空间矢量控制系统的研究

作　者: 王立双
导　师: 马文忠
学　校: 中国石油大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 永磁同步电机 Matlab仿真 SVPWM TMS320LF2407A
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 382次
引　用: 4次
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内容摘要


在油田上,大量配用异步驱动电机降低了电网的功率因数,增加了无功消耗,电能浪费巨大,影响了油田的综合经济效益。而永磁同步电机除了具有原异步电机的优点外,还具有效率高、功率因数高等优点,在常规抽油机上推广使用,能够取得良好的节能效果,因此对永磁同步电机控制系统进行研究具有重要意义。论文首先分析了永磁同步电机矢量控制的原理,利用坐标变换的思想,建立了永磁同步电机的数学模型,对电压空间矢量控制算法进行了深入的理论分析。其次,在对永磁同步电机数学模型和SVPWM矢量控制原理研究的基础上,利用Matlab/Simulink软件对永磁同步电机的矢量控制系统进行了建模仿真,分析了电压空间矢量控制算法的精确性和可靠性,仿真结果验证了控制系统方案的可行性。论文采用了TI公司专用的电机控制芯片TMS320LF2407A型DSP作为控制核心,设计并开发了永磁同步电机的矢量控制调速系统的软件部分和硬件部分。硬件部分包括主电路、控制电路及外围辅助电路的设计和调试;软件部分采用汇编语言编写了控制系统的主程序和SVPWM中断子程序,实现了转速电流的双闭环。最后,在实验室搭建的矢量控制系统条件下对电机进行了实验,实验结果验证了硬件电路及软件控制方案的正确性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 本课题研究的背景及意义  9
  1.2 永磁同步电机的结构与特点  9-11
  1.3 同步电机调速系统发展的现状和趋势  11-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第2章 永磁同步电机的数学模型及矢量控制原理  15-24
  2.1 永磁同步电机的数学模型  15-16
    2.1.1 电压方程和磁链方程  15-16
    2.1.2 转矩方程和运动方程  16
  2.2 坐标变换  16-18
    2.2.1 坐标变换的思想  16-17
    2.2.2 三相A、B、C 坐标系到两相静止α, β坐标系变换  17-18
    2.2.3 两相静止α, β坐标系到旋转d, q 坐标系转换  18
  2.3 矢量控制的基本思想  18-20
  2.4 永磁同步电机磁场定向方式选择及电流控制策略  20-23
    2.4.1 永磁同步电机磁场定向方式选择  20
    2.4.2 永磁同步电机的电流控制策略  20-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 PMSM的SVPWM控制策略的仿真分析  24-49
  3.1 电压矢量与磁链矢量的关系  24-25
  3.2 基本电压空间矢量  25-28
  3.3 确定合成电压所在扇区  28
  3.4 t1 、t 2和t0 的计算  28-32
  3.5 PMSM矢量控制系统的仿真  32-48
    3.5.1 MATLAB/Simulink仿真环境  32-33
    3.5.2 PMSM控制系统的仿真实现  33-40
    3.5.3 转速环和电流环PI参数的设定  40-45
    3.5.5 仿真的结果分析  45-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章 控制系统硬件电路的设计  49-62
  4.1 系统硬件的总体结构  49
  4.2 系统主电路  49-51
    4.2.1 三相整流电路  50
    4.2.2 逆变电路  50-51
    4.2.3 硬件电路中的器件选择  51
  4.3 DSP控制电路设计  51-55
    4.3.1 处理芯片的选型  51-52
    4.3.2 TM5320LF2407A功能介绍  52-55
    4.3.3 DSP电源转换电路  55
  4.4 驱动电路模块设计  55-56
  4.5 检测单元的设计  56-59
    4.5.1 电流检测电路  56-57
    4.5.2 速度检测电路  57-59
  4.6 保护电路  59-60
  4.7 本章小结  60-62
第5章 控制系统软件结构的设计  62-71
  5.1 引言  62
  5.2 系统软件结构  62-66
  5.3 程序功能分析  66-70
    5.3.1 系统主程序及中断程序  66-67
    5.3.2 转子相位初始化  67
    5.3.3 sinθ和cos θ的计算  67-68
    5.3.4 电流环和速度环PI控制模块  68-69
    5.3.5 空间矢量产生模块  69-70
  5.4 本章小结  70-71
第6章 系统实验结果及分析  71-78
  6.1 引言  71
  6.2 实验装置  71-74
  6.3 实验结果及分析  74-77
  6.4 本章小结  77-78
总结与展望  78-80
参考文献  80-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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