基于DSP的永磁同步電機(jī)控制和保護(hù)研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)具有效率高、功率因數(shù)高和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能越來(lái)越好。目前，矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制在永磁同步電機(jī)高性能控制的場(chǎng)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(jiǎn)單，具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，更易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)速度傳感器運(yùn)行。因此研究永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)具有

2、理論和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先介紹了永磁同步電機(jī)DTC控制的研究現(xiàn)狀并分析了正弦波永磁同步電機(jī)和方波永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。然后利用Matlab/Simulink仿真軟件分別對(duì)正弦波永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)DTC和SVM-DTC方案進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明DTC方案存在磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的缺點(diǎn)，而SVM-DTC方案的PI參數(shù)整定比較復(fù)雜。經(jīng)過(guò)深入分析研究，提出了一種改進(jìn)的基于空間電壓矢量調(diào)制的永磁同步電機(jī)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(gè)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(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　　對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)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(shí)現(xiàn)。用Matlab/Simulink仿真軟件對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)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(jì)了電機(jī)通用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)該平臺(tái)涉及的軟硬件以及保護(hù)方式的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用先進(jìn)的余度控制，通過(guò)12路霍爾電路可以同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)故障時(shí)能夠有效排除故障，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。安裝和調(diào)試了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主電路和控制保護(hù)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)功能及正弦波永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)DTC控制方案進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該平臺(tái)的可靠性，驗(yàn)證了永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)