矢量控制技术在变频空调器中的研究与应用

摘要

随着环保、能源等问题的日益突出，使得变频空调器近年来得到快速发展。但是变频空调的发展尚有很多技术上的问题需要解决，如何设计高性能的电动机驱动系统、如何减少电机运行的脉动等。本文的主要内容就是研究空调压缩机永磁同步电动机控制系统。
　　 交流永磁同步电机具有惯性小、力矩大、单位时间常数小等特点，非常适合作为变频空调器控制系统的执行电机。论文以永磁同步电动机(PMSM:Permanentmagnetsynchronousmotor)作为研究对象，利用矢量控制方法，设计出了以TMS320F28335为核心的矢量控制系统。具体工作包括以下几部分:
　　 1.基于坐标变换原理，推导出两相同步旋转坐标系下永磁同步电动机的数学模型。阐述了永磁同步电动机矢量控制技术，id=0矢量控制方法、空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术，并在此基础上深入分析PMSM双闭环矢量控制系统的工作原理。
　　 2.利用Matlab/Simulink工具箱搭建了永磁同步电动机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。并在此模型下进行Matlab仿真，得到了电流、转速、电磁力矩的仿真波形。其仿真波形达到了预期效果，从而为永磁同步电动机矢量控制系统的分析和设计提供了有效途径。
　　 3.使用TMS320F28335作为控制板的主控芯片，并采用智能功率模块(IPM)设计逆变器来实现永磁同步电动机矢量控制系统的设计方案。在CCS3.3集成开发环境下，利用模块化编程的思想对控制系统软件各功能模块进行编程。最后在硬件平台上进行系统的测试，测试结果表明永磁同步电动机矢量控制系统软硬件设计达到预期效果。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 空调器发展现状

1．2．2 空调压缩机控制技术研究现状

1．3 本文主要研究的内容

第二章 变频空调压缩机永磁同步电动机矢量控制理论基础

2．1 变频空调器工作原理

2．2 变频压缩机简介

2．3 永磁同步电动机概述

2．3．1 永磁同步电动机的种类和结构

2．3．2 永磁同步电动机的特点

2．4 坐标变换基本原理

2．5 永磁同步电动机的数学模型

2．5．1 永磁同步电动机的定子磁链和电压矢量方程

2．5．2 永磁同步电动机电磁转矩方程和运动方程

2．5．3 永磁同步电动机在旋转正交坐标系下的方程

2．6 永磁同步电动机的矢量控制原理

2．7 本章小结

第三章 永磁同步电动机矢量控制Matlab／Simulink建模仿真

3．1 前言

3．2 坐标变换模块

3．3 速度环、电流环PI调节器模块

3．4 SVPWM模块

3．4．1 SVPWM生成原理

3．4．2 空间电压矢量作用时间计算模块

3．4．3 扇区判断模块

3．4．4 PWM波开关切换时间比计算模块

3．4．5 PWM波生成模块

3．4．6 SVPWM仿真模型的验证

3．5 永磁同步电动机矢量控制系统仿真建模分析

3．5．1 PMSM矢量控制系统仿真模型建立

3．5．2 仿真环境设置

3．5．3 仿真结果及分析

3．6 本章小结

第四章 基于TMS320F28335的矢量控制系统软硬件设计

4．1 TMS320F28335简介

4．2 系统硬件设计总体框图

4．3 系统主要电路的硬件实现

4．3．1 功率主电路

4．3．2 驱动逆变电路设计

4．3．3 电流检测电路设计

4．3．4 直流母线电压检测电路设计

4．3．5 光电编码器信号接口电路设计

4．4 控制系统软件设计

4．4．1 开发环境简介

4．4．2 控制系统整体软件流程图

4．4．3 EQEP模块

4．4．4 SVPWM模块

4．5 本章小结

第五章 实验结果及分析

5．1 实验平台简介

5．2 实验参数设置

5．3 实验结果及分析

5．4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢