基于DSP的异步电动机直接转矩控制的研究

摘要

作为一种发展前景明朗的新颖调速方案，直接转矩控制拥有结构简单、动静态性能优良的特点，运用直接转矩控制技术的变频器的性能得到很大提高，市场对这类变频器有一定的需求，因此借助直接转矩控制技术实现变频器调速成为本文的研究目标。
　　首先，本文阐述了空间电压矢量基本概念，推导出的公式明确了转矩、定子磁链与空间矢量之间的关系，对组成传统直接转矩控制系统的各个模块进行了详细说明。其次，为了使转矩脉动尽可能降低，研究了一种运用空间矢量调制技术的直接转矩控制方案，简称SVM-DTC，该方案根据转矩误差的大小合成恰当的参考电压矢量，全面论述了获取参考电压矢量的方式以及调制空间电压矢量的步骤。再次，良好的控制效果离不开定子磁链的准确观测，纯积分器观测到的定子磁链的精度受到积分初值与直流漂移的强烈影响，为了弥补纯积分器的上述缺陷，本文引入了一种改进型定子磁链观测器，该观测器以一阶低通滤波器为基础，加入了磁链相位、幅值补偿环节，基本避免了磁链饱和与偏移现象。然后，简单介绍了一种通过检测电流极性来补偿死区效应的方法，仿真结果证实了理论的正确性。接着，设计实验硬件电路，包含信号调理电路、逆变电路、整流电路等，TMS320F28335构成整个硬件系统的核心单元。最后，在CCS开发环境下借助C语言完成控制算法程序编写，控制算法程序中嵌入了电机过电流保护程序，程序流程图描述了整个程序的执行步骤。实验对两种直接转矩控制方案的转矩、磁链与转速进行比较，实验结果证实了SVM-DTC具有良好性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 交流调速主要控制策略

1．3 直接转矩控制特点

1．4 直接转矩控制研究概况

1．5 论文的主要内容及结构

第2章 异步电动机直接转矩控制的基本原理

2．1 坐标变换

2．2 αβ坐标系下电机数学模型

2．3 逆变器的开关状态

2．4 空间电压矢量

2．4．1 空间电压矢量概况

2．4．2 空间电压矢量对定子磁链的影响

2．4．3 空间电压矢量对电磁转矩的影响

2．5 传统直接转矩控制

2．6 基于空间矢量调制的直接转矩控制(SVM-DTC)

2．6．1 定子磁链角度变化量对转矩的影响

2．6．2 SVM-DTC基本结构

2．7 SVM-DTC仿真

2．7．1 稳态性能

2．7．2 动态性能

2．8 本章小结

第3章 直接转矩控制改进措施

3．1 改进定子磁链观测器

3．1．1 纯积分定子磁链观测器

3．1．2 低通滤波定子磁链观测器

3．1．3 改进定子磁链观测器

3．1．4 改进定子磁链观测器算法离散化

3．2 死区时间补偿

3．2．1 死区效应对开关状态的影响

3．2．2 死区时间补偿方法

3．3 改进措施仿真验证

3．3．1 改进定子磁链观测器仿真

3．3．2 死区时间补偿仿真

3．4 本章小结

第4章 异步电动机DTC控制系统硬件与软件设计

4．1 硬件设计

4．1．1 控制模块

4．1．2 主电路设计

4．1．3 检测电路

4．1．4 驱动电路

4．1．5 电源电路

4．2 软件设计

4．2．1 CCS3．3简介

4．2．2 主程序

4．2．3 中断服务程序

4．3 本章小结

第5章 实验结果及分析

5．1 DTC系统实验平台

5．2 实验结果与分析

5．2．1 两种定子磁链观测器比较

5．2．2 两种DTC方案比较

5．2．3 高速阶段转速波形

5．3 本章小结

总结

参考文献

致谢

研究生履历