基于DSP的异步电机交流调速控制系统研究

摘要

矢量控制技术是70年代早期发展起来的高性能异步电机交流调速控制策略，该技术经过多年研究，已成为当今最常用的工业电机控制方法。直接转矩控制是继矢量控制之后发展起来的又一高性能交流调速技术，因其具有结构简单、响应速度快及鲁棒性强的诸多优点而得到了迅速的发展和广泛的关注。论文先后阐述了矢量控制、直接转矩控制、空间电压矢量脉宽调制和滑模控制原理，从实际应用出发建立了异步电机矢量控制系统，并进行了数字化实验，最后，利用滑模控制理论设计了异步电机的直接转矩控制系统，对新型的异步电机交流调速控制方案进行了探究。论文主要工作包括：
　　1.深入研究了矢量控制基本原理，结合空间电压矢量脉宽调制技术，建立了异步电机的矢量控制系统。
　　2.针对磁场定向控制和传统直接转矩控制系统的特点，利用现代控制理论中的滑模控制，设计了滑模控制器，建立了新型异步电机直接转矩控制系统。更进一步，将滑模控制理论应用到异步电机的无速度传感器控制当中，设计了滑模速度观测器，建立了基于滑模控制的异步电机无速度传感器直接转矩控制系统。
　　3.在Matlab/Simulink环境下建立了上述交流调速控制系统模型，进行了仿真研究，通过对实验结果的分析得出：空间矢量脉宽调制技术与滑模控制技术相结合的直接转矩控制能很好地改进矢量控制以及传统直接转矩控制存在的不足，提高了系统性能，滑模速度观测器对转速的辨识也有较好的精度。
　　4.以TMS320F2812 DSP为控制核心建立了异步电机矢量控制数字化的系统控制平台，编写了系统控制程序，进行在线调试，得到了较好的控制效果，验证了论文设计的异步电机交流调速控制系统的可行性，说明了系统具备的性能水平。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 交流调速技术的发展与现状

1.3 无速度传感器技术

1.4 本课题的研究内容

第二章 基于SVPWM的异步电机矢量控制系统设计

2.1 矢量控制的基本概念

2.2 矢量坐标变换理论

2.3 异步电机数学模型

2.4 空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术

2.5 异步电机矢量控制基本结构

2.6 本章小结

第三章 异步电机滑模直接转矩控制调速系统

3.1 直接转矩控制特点

3.2 直接转矩控制原理

3.3 滑模变结构控制理论

3.4 异步电机滑模直接转矩控制系统

3.5 滑模控制系统仿真

第四章 基于滑模观测的无速度传感器控制系统

4.1 无速度传感器转速辨识算法

4.2 滑模观测器原理

4.3 异步电机无速度传感器滑模观测DTC系统仿真

4.4 本章小结

第五章 异步电机交流调速控制系统的数字化实验

5.1 硬件电路

5.2 软件设计

5.3 带速度传感器的矢量控制系统实验结果与分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在校期间发表的学术论文以及科技成果