永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、永磁交流伺服系統(tǒng)以其高定位精度，寬調(diào)速范圍，低速穩(wěn)定運(yùn)行，響應(yīng)速度快，過(guò)載能力強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)作為一種新型的交流電機(jī)控制技術(shù)，以其控制簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越廣泛的研究。將這兩種技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)成為交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展熱點(diǎn)，本文正是以正弦波驅(qū)動(dòng)的三相交流永磁同步電機(jī)(PMSM)為研究對(duì)象，對(duì)永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略進(jìn)行了研究。 論文在分析

2、永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)基礎(chǔ)上，給出了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型與直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)，運(yùn)用空間電壓矢量技術(shù)，提出一種基于恒定開(kāi)關(guān)頻率的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，并進(jìn)行了仿真研究；設(shè)計(jì)了基于TMS320LF2407A的永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了伺服控制系統(tǒng)的軟硬件，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了文中提出的部分控制方法，主要工作包括： (1)分析了永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，給出了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型與

3、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)，為進(jìn)一步分析永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制打下基礎(chǔ)。 (2)提出了一種基于恒定開(kāi)關(guān)頻率的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，并進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，開(kāi)關(guān)頻率越高，定子磁鏈越接近圓形，電磁轉(zhuǎn)矩在穩(wěn)定時(shí)刻的波動(dòng)越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)也越小，而且系統(tǒng)響應(yīng)越快。由于定子磁鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)直接積分電機(jī)端部輸入電壓與定子電阻壓降之差計(jì)算得到的，電機(jī)端部的輸入電壓又是通過(guò)電機(jī)直流母線(xiàn)電壓和逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)綜合得到的，所以，輸入電

4、壓的準(zhǔn)確計(jì)算、直流漂移量的補(bǔ)償以及定子電阻變化的補(bǔ)償都是影響積分計(jì)算準(zhǔn)確性的重要因素，這些誤差會(huì)導(dǎo)致定子磁鏈軌跡的偏移，進(jìn)而降低系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制的性能，低速時(shí)尤為明顯。為此，對(duì)基于恒定開(kāi)關(guān)頻率永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)做了改進(jìn)，引入了PI定子電阻估計(jì)器和非線(xiàn)性正交反饋補(bǔ)償磁鏈觀測(cè)器。仿真結(jié)果表明，在低速運(yùn)行時(shí)，引入PI定子電阻估計(jì)器和非線(xiàn)性正交反饋補(bǔ)償磁鏈觀測(cè)器的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的磁鏈波形仍然能夠保持良好的正弦度，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)更低。

5、(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件部分主要包括主電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路和控制電路等。軟件部分主要由主程序和定時(shí)器下溢中斷程序以及SCI中斷程序組成。定時(shí)器下溢中斷程序主要完成SVPWM、定子磁鏈計(jì)算、轉(zhuǎn)速估計(jì)、轉(zhuǎn)矩計(jì)算及A/D轉(zhuǎn)換等功能；SCI中斷程序完成與上位機(jī)的通信功能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文給出的控制方法的合理性與有效性。 (4)最后對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)今后的研究工作作出了分析與展望