基于直接转矩控制的永磁同步电机宽调速范围非线性算法研究

摘要

永磁同步电机具有体积小、效率高、结构简单等诸多优点，被普遍的运用到很多电机控制系统中。永磁同步电机的直接转矩控制方法凭借着较强的鲁棒性和良好的动静态性能，受到电力电子界的广泛关注。但由于传统直接转矩控制策略会导致较大的磁链和转矩脉动，所以如何对直接转矩控制策略改进成为了当前的研究热点。同时，由于永磁同步电机是一个复杂的非线性系统，因此本文引入一种非线性算法，将非线性系统转变为线性系统，从而实现对整个系统的解耦。
　　首先，本文对永磁同步电机直接转矩控制策略和非线性算法的发展现状进行综述，然后详细的介绍了电机的数学模型，阐述了传统的永磁同步电机直接转矩控制方法的工作原理，在此基础上建立基于空间电压矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的直接转矩控制系统模型。
　　其次，介绍反馈线性化理论的基本原理，推导直接转矩控制系统实现反馈线性化的条件，引入弱磁技术，完成整个控制系统的设计。并利用MATLAB/Simul仿ink真软件搭建系统仿真模型，将本文设计的反馈线性化直接转矩控制系统与基于SVPWM的直接转矩控制系统进行仿真对比，仿真结果验证了本文提出的控制方法的可行性与优越性。
　　最后，对系统进行硬件在环仿真验证，并对实验结果进行分析。实验结果表明，系统可以在较宽的调速范围内稳定运行，并且具有良好的动静态性能。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 永磁同步电机直接转矩控制研究现状

1.3 非线性算法的发展现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 永磁同步电机直接转矩控制

2.1 引言

2.2 永磁同步电机数学模型

2.3 传统直接转矩控制方法

2.4 基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制系统

2.5 基于SVPWM的直接转矩控制系统仿真

2.6 本章小结

第3章 基于直接转矩控制的非线性控制器设计

3.1 引言

3.2 反馈线性化理论

3.3 弱磁控制理论

3.4 非线性直接转矩控制系统实现

3.5 控制系统仿真研究

3.6 本章小结

第4章 控制系统实验研究

4.1 引言

4.2 基于DAVE软件的外设配置

4.3 基于ASCET软件建立系统仿真模型

4.4 系统硬件在环仿真实验研究及结果分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果

致谢