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基于DSP的MRAS矢量控制系统研究与开发

作 者: 白继荣
导 师: 叶文华
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 三相交流异步电机 无速度传感器矢量控制 模型参考自适应系统 数字信号处理 速度估计 功率驱动
分类号: TM343
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 234次
引 用: 3次
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内容摘要


随着矢量控制方法在三相交流异步电机中应用的成熟,无速度传感器矢量控制方法逐渐成为研究的热点。本文对MRAS估计电机转速的无速度传感器矢量控制方法进行了研究和改进,并在基于DSP的原型系统中得到了实现。本文首先介绍了无速度传感器矢量控制方法的优势、现状及发展方向。通过分析电机的数学模型和矢量控制的基本方程,给出无速度传感器矢量控制系统的原理框图,阐述了传统的MRAS估计电机转速的实现方法,并分析其存在的问题,提出了一种改进的MRAS方法。然后,在MATLAB中对电机模型和改进的MRAS矢量控制方法进行了仿真研究,并将传统和改进的MRAS作了对比分析。为了研究基于DSP的矢量控制系统和实现改进的MRAS方法,作者建立了异步电机矢量控制的原型系统,开发了功率驱动板,设计了主要硬件电路,包括整流、滤波、逆变、驱动、隔离、电压检测、电流检测和保护电路等,开发了MRAS矢量控制算法的DSP程序和人机操作界面软件,并对原型系统进行了试验,验证了改进的MRAS方法和基于DSP的矢量控制系统。最后对论文进行了总结并提出了进一步的研究方向。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章 绪论  14-22
  1.1 课题研究的背景和意义  14
  1.2 无速度传感器的交流异步电机速度控制系统概述  14-18
    1.2.1 控制器  15-16
    1.2.2 功率驱动器  16-17
    1.2.3 三相交流异步电机  17-18
  1.3 无速度传感器矢量控制的发展现状和展望  18-20
    1.3.1 无速度传感器矢量控制的优势  18-19
    1.3.2 无速度传感器矢量控制的研究现状与存在问题  19-20
    1.3.3 无速度传感器矢量控制的发展方向  20
  1.4 本文主要内容  20-22
    1.4.1 论文研究目标与内容  20
    1.4.2 论文结构安排  20-22
第二章 三相交流异步电机的控制原理  22-35
  2.1 电机数学模型  22-25
    2.1.1 空间矢量的定义  22
    2.1.2 动态数学模型的建立  22-25
  2.2 数字化控制的实现  25-26
  2.3 矢量控制方程  26-27
  2.4 无速度传感器矢量控制的原理  27-33
    2.4.1 Clarke 变换  28
    2.4.2 Park 变换和Park 逆变换  28
    2.4.3 SVPWM 算法  28-30
    2.4.4 转子磁链估计  30-31
    2.4.5 MRAS 速度估计法  31-33
  2.5 改进的MRAS 速度估计法  33-35
第三章 改进的MRAS 矢量控制系统的仿真研究  35-44
  3.1 同步旋转坐标系下电机模型及其仿真  35-37
  3.2 基于MRAS 的矢量控制系统仿真  37-44
    3.2.1 改进的MRAS 矢量控制系统模型图  37-39
    3.2.2 PI 闭环控制器  39-40
    3.2.3 仿真结果分析  40-44
第四章 基于DSP 的MRAS 矢量控制原型系统开发  44-73
  4.1 原型系统总体设计  44-45
  4.2 系统硬件设计与实现  45-57
    4.2.1 主要器件的选择  45-47
    4.2.2 TMS320F2812 的主要功能模块  47-50
    4.2.3 整流和滤波电路  50
    4.2.4 逆变电路  50-52
    4.2.5 信号传输及光耦隔离电路  52-53
    4.2.6 电流检测电路  53-54
    4.2.7 直流母线电压检测电路  54-55
    4.2.8 故障保护电路  55-56
    4.2.9 放电电路  56
    4.2.10 电源隔离电路  56-57
  4.3 DSP 程序开发  57-68
    4.3.1 模拟量归一化  57-58
    4.3.2 DSP 程序流程图  58-66
    4.3.3 DSP 软件开发平台和程序烧写介绍  66-67
    4.3.4 离散化处理  67-68
  4.4 人机操作界面软件开发  68-71
  4.5 原型系统介绍  71-73
第五章 实验与结果分析  73-76
  5.1 实验设计  73
  5.2 实验结果分析  73-76
第六章 总结与展望  76-78
  6.1 本文主要工作  76
  6.2 后续工作展望  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读硕士期间发表的论文和科研工作  82

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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
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