改善转矩性能的无速度传感器直接转矩控制系统

摘要

直接转矩控制技术是交流调速领域中新兴的控制技术，具有转矩响应快、结构简单、动静态性能好、对电动机参数依赖性小等优点，已成为当前交流调速领域中重要的控制策略。 本文在分析直接转矩控制理论基础上，采用离散占空比电压矢量控制技术与电压矢量的优化选择相结合，并根据在不同转速下零电压矢量的作用，合理安排电压矢量来解决脉动问题提高转矩性能，建立改进型直接转矩控制系统。在改进型直接转矩系统的基础上，从异步电机的数学模型出发，建立无速度传感器自适应观测器，引入popov，Lyapunov等稳定性理论，观测器稳定条件下推导出速度辨识自适应律，实现无速度传感器直接转矩控制。 通过MATLAB/Simulink软件，搭建改进型直接控制系统的仿真平台，构建了两种自适应观测器速度辩识仿真模型，进行多种角度的仿真，对仿真图形进行归纳总结，仿真结果与理论分析一致，验证了本文提出的改进措施的有效性；采用德州仪器公司的TMS320LF2812芯片作为控制核心，进行直接转矩控制系统的硬件设计，并完成主模块和各控制子模块的程序设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1现代交流调速技术的发展

1.2直接转矩控制的发展状态

1.3直接转矩控制发展的前景

1.4课题研究的意义

1.5论文的主要研究内容及章节安排

第二章异步电机直接转矩控制的基本原理

2.1异步电机动态数学模型

2.1.1异步电机在三相静止坐标系下的数学模型

2.1.2异步电机在两相静止坐标系下的数学模型

2.2逆变器的数学模型与空间电压矢量

2.3六边形磁链轨迹的直接转矩控制技术

2.4圆形磁链轨迹的直接转矩控制技术

2.5传统的直接转矩控制技术存在的不足

2.6本章小结

第三章无速度传感器DTC的基本组成与转矩性能的改善研究

3.1无速度传感器直接转矩控制系统总体组成

3.2传统的电机定子磁链观测

3.2.1 u-i模型

3.2.2 i-n模型

3.2.3 u-n模型

3.3基于低通滤波器的定子磁链观测模型

3.4电机定子磁链控制与调节

3.5电机电磁转矩的观测

3.6传统的基于bang-bang控制的电磁转矩控制

3.7基于离散占空比控制技术与优化电压矢量选择相结合的电磁转矩控制改进方案

3.7.1磁链控制性能分析

3.7.2转矩控制分析

3.7.3直接转矩控制系统减小转矩脉动方法的改进

3.8本章小结

第四章无速度传感器转速辨识方法

4.1模型参考自适应法(MRAS)

4.2基于全阶状态观测器的转速辨识方案

4.2.1感应电机模型

4.2.2全阶状态观测器模型

4.2.3用李雅普诺夫函数获得转速辨识律

4.2.4转速估算仿真实验

4.3本章小结

第五章基于DSP的无速度传感器直接转矩控制系统设计

5.1系统的总体设计

5.2整流及滤波电路分析

5.3功率器件

5.4TMS320F2812芯片的结构特点

5.5驱动电路与检测电路

5.6系统的软件设计

第六章无速度传感器直接转矩控制系统仿真实验

6.1MATLAB软件简介

6.2无速度传感器直接转矩控制系统仿真实验模型

6.2.1电机仿真模型与电压电流坐标变换模块

6.2.2定子磁链与转矩观测器模型

6.2.3定子磁链滞环调节模块与转矩控制模块

6.2.4基于离散占空比的电压矢量选择模型

6.2.5基于离散占空比的逆变器开关模型

6.3仿真实验结果

6.3.1高速状态仿真实验结果

6.3.2低速状态仿真实验结果

6.3.3负载突变状态的仿真实验结果

6.4本章小结

第七章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文