基于DSP的永磁同步電機控制和保護研究.pdf

1、永磁同步電機具有效率高、功率因數(shù)高和功率密度高等優(yōu)點，應(yīng)用越來越廣泛。由于電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和微型計算機技術(shù)的進步，使永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的性能越來越好。目前，矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制在永磁同步電機高性能控制的場合使用較多。直接轉(zhuǎn)矩控制只需要在靜止坐標(biāo)系上控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，不需要復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和精確的轉(zhuǎn)子位置信息，控制算法簡單，具有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能，更易實現(xiàn)電機的無速度傳感器運行。因此研究永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)具有

2、理論和應(yīng)用價值。
　　本文首先介紹了永磁同步電機DTC控制的研究現(xiàn)狀并分析了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型。然后利用Matlab/Simulink仿真軟件分別對正弦波永磁同步電機傳統(tǒng)DTC和SVM-DTC方案進行了仿真分析，結(jié)果表明DTC方案存在磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動大的缺點，而SVM-DTC方案的PI參數(shù)整定比較復(fù)雜。經(jīng)過深入分析研究，提出了一種改進的基于空間電壓矢量調(diào)制的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制(PMSM SVM-DT

3、C)方案，這種新方案采用了變限幅控制。仿真結(jié)果證明了新方案是一種可行的控制方法，其變限幅單元可以有效避免2個PI調(diào)節(jié)器參數(shù)的繁瑣調(diào)試，有利于系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。
　　對無刷直流電機磁鏈和轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律進行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了無刷直流電機無磁鏈閉環(huán)控制DTC控制方案，該方案省去了磁鏈環(huán)，更易實現(xiàn)。用Matlab/Simulink仿真軟件對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能進行了仿真分析。仿真結(jié)果證明了新方案的可行性和正確性。
　　最后，以

4、德州儀器出品的DSP TMS320F28335為核心控制器件，設(shè)計了電機通用實驗平臺，并對該平臺涉及的軟硬件以及保護方式的設(shè)計進行了詳細的說明。該實驗平臺采用先進的余度控制，通過12路霍爾電路可以同時拖動兩臺電機運轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)故障時能夠有效排除故障，保證系統(tǒng)正常運行。安裝和調(diào)試了該實驗平臺的主電路和控制保護系統(tǒng)。對系統(tǒng)的保護功能及正弦波永磁同步電機傳統(tǒng)DTC控制方案進行了初步的實驗驗證。實驗結(jié)果證明了該平臺的可靠性，驗證了永磁同步電機傳統(tǒng)