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基于死区补偿的永磁同步电动机矢量控制系统研究

作 者: 王文韬
导 师: 冯江华
学 校: 湖南工业大学
专 业: 电机与电器
关键词: 永磁同步电动机 矢量控制 空间矢量脉宽调制 死区补偿 半实物仿真
分类号: TM341
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 212次
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内容摘要


永磁同步电动机以其特有的结构及优异的性能受到了广泛的重视,适用于越来越多的高性能应用场合。本文的工作主要围绕提高永磁同步电动机控制系统的性能展开,分别对永磁同步电动机矢量控制、空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)以及逆变器死区补偿等方面进行了深入研究。在对永磁同步电动机数学模型分析的基础上,阐明了矢量控制的原理和实现方法,建立了永磁同步电动机矢量控制系统;对矢量控制中的关键环节空间电压矢量脉宽调制技术进行了详细研究,该方法能够有效改善电流波形,降低电机转矩脉动,并易于数字实现。采用MATLAB/Simulink仿真工具对永磁同步电动机矢量控制系统进行了仿真,结果表明该系统具备良好的稳态及瞬态性能。为了提高永磁同步电动机矢量控制系统的性能,作者对逆变器死区补偿展开了深入研究。广泛分析和总结了国内外已有的死区补偿研究成果,提出了相补偿法、电流反馈平均电压补偿法以及坐标变换补偿法等三种实用的死区补偿方法;同时,提出了电流预测法和电流矢量法,解决了以往电流极性检测中存在的过零点模糊、精度低,实现复杂等问题。利用MATLAB/simulink仿真验证了上述方法的补偿效果,结果表明,它们都能在一定程度上改善电机定子电流及输出电磁转矩的波形。为了进一步验证本文所研究的永磁同步电动机矢量控制系统及死区补偿方法,利用dSPACE半实物仿真平台进行了仿真实验。首先,具体描述了半实物仿真平台的组成及各部分功能;其次,建立了系统的半实物仿真模型,给出了半实物仿真实验的一些主要步骤;最后,利用示波器记录了一些实验波形。实验结果证明了本文所提出的死区补偿方法的正确性、可行性及有效性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 论文的研究背景及意义  9
  1.2 永磁同步电动机概述  9-11
    1.2.1 永磁同步电动机的结构  10-11
    1.2.2 永磁同步电动机的特点  11
  1.3 永磁同步电动机矢量控制技术概述  11-13
  1.4 PWM 控制技术概述  13-14
  1.5 死区效应及其补偿方法的研究现状  14-15
  1.6 本文的结构及研究内容  15-17
第二章 永磁同步电动机的数学模型  17-23
  2.1 引言  17
  2.2 坐标变换  17-18
    2.2.1 坐标系的定义  17-18
    2.2.2 三相静止坐标系与两相同步旋转坐标系之间的变换  18
  2.3 永磁同步电动机的数学模型  18-22
    2.3.1 在三相静止坐标系下的数学模型  18-20
    2.3.2 在两相同步旋转坐标系下的数学模型  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 基于SVPWM 永磁同步电动机矢量控制系统研究  23-38
  3.1 引言  23
  3.2 基于SVPWM 的永磁同步电动机矢量控制系统  23-31
    3.2.1 空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)研究  23-30
    3.2.2 基于SVPWM 的永磁同步电动机矢量控制系统的建立  30-31
  3.3 基于SVPWM 的永磁同步电动机矢量控制系统仿真研究  31-37
    3.3.1 MATLAB/Simulink 仿真环境  31
    3.3.2 基于SVPWM 永磁同步电动机矢量控制系统的仿真实现  31-33
    3.3.3 仿真结果  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 SVPWM 逆变器死区效应及补偿方法研究  38-60
  4.1 引言  38
  4.2 SVPWM 逆变器死区效应分析  38-41
    4.2.1 死区效应的产生机理  38-39
    4.2.2 死区效应产生的影响  39-41
  4.3 死区效应补偿方法研究  41-47
    4.3.1 相补偿法  41-44
    4.3.2 电流反馈平均电压补偿法  44-46
    4.3.3 坐标变换补偿法  46
    4.3.4 三种死区补偿方法的对比分析  46-47
  4.4 电流极性检测方法研究  47-51
    4.4.1 电流极性检测的研究现状  47-48
    4.4.2 电流极性检测方法研究  48-51
    4.4.3 电流预测法和电流矢量法的比较  51
  4.5 基于MATLAB/Simulink 的死区效应影响及补偿方法仿真实现  51-59
    4.5.1 死区效应产生的影响仿真实现  51-54
    4.5.2 死区补偿方法的仿真实现  54-59
  4.6 本章小结  59-60
第五章 基于dSPACE 的半实物仿真实验  60-69
  5.1 引言  60
  5.2 dSPACE 系统简介  60-63
  5.3 基于dSPACE 半实物仿真实验平台的死区补偿算法的实现  63-66
    5.3.1 dSPACE 半实物仿真实验平台的组成  63
    5.3.2 dSPACE 半实物仿真实验平台的各部分功能  63-64
    5.3.3 dSPACE 半实物仿真实验  64
    5.3.4 仿真实验模型的建立及下载  64-66
  5.4 半实物仿真实验结果  66-68
  5.5 本章小结  68-69
第六章 全文工作总结与展望  69-71
  6.1 全文工作总结  69-70
  6.2 后续工作展望  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目  75-76
致谢  76

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