同步電機(jī)的變頻控制.pdf

1、自上世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和永磁材料性價(jià)比的不斷提高，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)成為了交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一個(gè)新的發(fā)展方向。永磁同步電機(jī)憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、損耗小和效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用在各種工業(yè)場(chǎng)合。因此，研究適用于工業(yè)生產(chǎn)要求的永磁同步電機(jī)控制技術(shù)具有重要的意義。
　　 本課題是東華大學(xué)和三墾力達(dá)電氣(江陰)有限公司合作的課題，主要研究?jī)?nèi)容是永磁同步電機(jī)的控制策略研究和控制方法的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)以TI公司

2、的TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器作為控制核心，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及在CCS的開(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫(xiě)程序代碼實(shí)現(xiàn)其控制算法。
　　 首先，對(duì)永磁同步電機(jī)的控制策略進(jìn)行分析和研究，主要包括同步電機(jī)的V/F控制算法、有速度傳感器矢量控制、及無(wú)速度傳感器的矢量控制方法。介紹了永磁同步電機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀與研究意義。在分析了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類的基礎(chǔ)上，建立了在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始磁極位置的不確定性，重點(diǎn)分析了轉(zhuǎn)子初

3、始位置定位的方法。調(diào)制波主要采用三次諧波注入PWM和電壓空間矢量SVPWM，并詳細(xì)闡述了其原理與實(shí)現(xiàn)方法。
　　 本文矢量控制策略采用直軸電流為零的磁場(chǎng)定向控制方法，設(shè)計(jì)了永磁同步電機(jī)矢量控制的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中PI調(diào)節(jié)器積分易飽和問(wèn)題，設(shè)計(jì)了防積分飽和的PI調(diào)節(jié)器。在無(wú)傳感器檢測(cè)速度的情況下，設(shè)計(jì)了反電動(dòng)勢(shì)積分法和直接計(jì)算法相結(jié)合的速度辨識(shí)方案，可以實(shí)現(xiàn)全速范圍內(nèi)速度的辨識(shí)。由于電機(jī)出廠時(shí)的銘牌數(shù)據(jù)有限，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的

4、時(shí)候需要知道電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，為此對(duì)永磁同步電機(jī)的參數(shù)采取了離線辨識(shí)的檢測(cè)方法。
　　 其次，建立了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統(tǒng)仿真模型。針對(duì)不同的控制方式進(jìn)行仿真分析。分別對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)性能、帶載性能和負(fù)載突變時(shí)的性能進(jìn)行了仿真研究。分析了三次諧波注入PWM和電壓空間矢量SVPWM的優(yōu)越性和可靠性。仿真結(jié)果表明，所采用的控制方法的可行性，且保證了系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。
　　 最后，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的軟、硬

5、件結(jié)構(gòu)。硬件部分包括主回路、控制電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路。控制部分以DSP芯片TMS320F2812為核心，用于完成永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制器的算法實(shí)現(xiàn)，PWM波的產(chǎn)生等。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件部分主要在CCS3.1的開(kāi)發(fā)環(huán)境下使用C語(yǔ)言完成控制算法。主要以中斷調(diào)用作為控制功能實(shí)現(xiàn)，給出了系統(tǒng)主程序，V/F控制子程序和電機(jī)矢量控制程序的主要流程圖。最后，在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)電機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)控制方案的可行性及正確性。