永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制策略的研究與實現(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)定運行，響應速度快，過載能力強，可靠性高等優(yōu)點，已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(DTC)作為一種新型的交流電機控制技術，以其控制簡單、魯棒性強、動態(tài)性能好等優(yōu)點得到了越來越廣泛的研究。將這兩種技術相結(jié)合已經(jīng)成為交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展熱點，本文正是以正弦波驅(qū)動的三相交流永磁同步電機(PMSM)為研究對象，對永磁同步電機的直接轉(zhuǎn)矩控制策略進行了研究。 論文在分析

2、永磁同步電機結(jié)構及特點基礎上，給出了永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學模型與直接轉(zhuǎn)矩控制技術的理論基礎，運用空間電壓矢量技術，提出一種基于恒定開關頻率的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制方法，并進行了仿真研究；設計了基于TMS320LF2407A的永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制的實驗平臺，實現(xiàn)了伺服控制系統(tǒng)的軟硬件，實驗驗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結(jié)構及特點，給出了永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學模型與

3、直接轉(zhuǎn)矩控制技術的理論基礎，為進一步分析永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制打下基礎。 (2)提出了一種基于恒定開關頻率的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制方法，并進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，開關頻率越高，定子磁鏈越接近圓形，電磁轉(zhuǎn)矩在穩(wěn)定時刻的波動越小，電機轉(zhuǎn)速的波動也越小，而且系統(tǒng)響應越快。由于定子磁鏈是通過直接積分電機端部輸入電壓與定子電阻壓降之差計算得到的，電機端部的輸入電壓又是通過電機直流母線電壓和逆變器的開關狀態(tài)綜合得到的，所以，輸入電

4、壓的準確計算、直流漂移量的補償以及定子電阻變化的補償都是影響積分計算準確性的重要因素，這些誤差會導致定子磁鏈軌跡的偏移，進而降低系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制的性能，低速時尤為明顯。為此，對基于恒定開關頻率永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)做了改進，引入了PI定子電阻估計器和非線性正交反饋補償磁鏈觀測器。仿真結(jié)果表明，在低速運行時，引入PI定子電阻估計器和非線性正交反饋補償磁鏈觀測器的直接轉(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)矩脈動更低。

5、(3)設計并實現(xiàn)了永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的實驗平臺。實驗平臺的硬件部分主要包括主電路、檢測電路、保護電路和控制電路等。軟件部分主要由主程序和定時器下溢中斷程序以及SCI中斷程序組成。定時器下溢中斷程序主要完成SVPWM、定子磁鏈計算、轉(zhuǎn)速估計、轉(zhuǎn)矩計算及A/D轉(zhuǎn)換等功能；SCI中斷程序完成與上位機的通信功能。通過實驗驗證了本文給出的控制方法的合理性與有效性。 (4)最后對本文的工作進行了總結(jié)，并對今后的研究工作作出了分析與展望