基于磁场定向的感应电机直接转矩控制研究

摘要

转子磁场定向控制的性能易受到转子参数变化的影响,该论文在详细分析转子磁场定向控制和定子磁场定向控制的基础上,提出了一种新颖的定子磁场定向控制方法,通过解析的方法直接计算出d的给定电流,并对定子磁链进行精确控制,该方法具有磁链与转矩的响应速度快,控制性能不受转子参数影响的特点.通过对传统直接转矩控制的分析,提出了一种直接转矩控制的改进方法.深入分析了定子电压矢量与定子磁链和定子端同步角速之间的关系及其求解方法,并采用转子磁链分量计算稳态同步角速度,以转矩控制误差的比例调节器对其进行补偿,获得一种计算定子端同步角速度的简单方法.以空间矢量调制方法来获得逆变器的开关信号,实现了小的转矩脉动和恒定的开关频率.同时,该文就空间矢量调制的原理与谐波进行了详细的分析,给出了空间矢量调制的电压解析计算式.另外,分析还表明在一个控制周期内,将零电压矢量均匀对称地分配在有效电压矢量之间,是减小转矩脉动和电流谐波的较好方法.进一步的分析表明,在定子磁链幅值保持恒定条件下,控制定子磁链的角速度等于稳态电气同步角速度与转子电流幅值的导数乘上一个常数的和,可以实现快速的转矩响应控制.据此,提出基于定子磁场定向和基于转子磁场定向的直接转矩控制方法,并进行了详细的论述.实现了既能保持传统直接转矩控制的优点,又能较好地克服其不足.

目录

文摘

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第1章概述

1.1引言

1.2 交流电机控制系统发展的历史背景

1.3 交流电机控制系统的国内外研究现状

1.3.1交流电机的控制策略

1.3.2交流电机的无速度传感器控制

1.3.3电机参数辨识

1.3.4空间矢量调制与软开关技术

1.4 计算机技术在现代交流调速中的应用

1.4.1控制用微处理器的发展

1.4.2计算机仿真技术的应用

1.5 本文研究的主要内容

第2章 磁场定向控制的改进研究

2.1 交流电机的数学模型

2.2 转子磁场定向控制

2.2.1电流跟踪型间接转子磁场定向控制

2.2.2直接转子磁场定向控制

2.3 定子磁场定向控制及其性能改进

2.3.1加解耦器的定子磁场定向控制

2.3.2基于d轴电流直接求解的定子磁场定向控制

2.4本章小结

第3章 直接转矩控制的改进研究

3.1 直接转矩控制的基本特性

3.2 直接转矩控制的基本原理

3.3 基于六边磁链轨迹的直接转矩控制

3.4 基于圆形磁链轨迹的直接转矩控制

3.4.1定子电阻对磁链轨迹的影响

3.4.2磁链滞环容差对电流谐波的影响

3.4.3转矩滞环容差对电流谐波的影响

3.5 直接转矩控制的改进方法

3.6本章小结

第4章 空间矢量调制的谐波分析

4.1 空间矢量调制的原理

4.2 空间矢量调制的电压解析计算式

4.3 不连续空间矢量调制

4.4 空间矢量调制的谐波分析

4.5本章小结

第5章 基于磁场定向的直接转矩控制

5.1 基于磁场定向的直接转矩控制的理论基础

5.2 基于定子磁场定向的直接转矩控制

5.2.1转差角速度计算方法

5.2.2定子电压分量计算

5.2.3仿真实验结果与分析

5.3 基于转子磁场定向的直接转矩控制

5.3.1定子电压分量计算

5.3.2仿真实验结果与分析

5.4 基于磁场定向直接转矩控制的无速度传感器技术

5.5本章小结

第6章 基于DSP的实验系统研究

6.1 实验系统的硬件组成

6.1.1 TMS32072812的主要性能

6.1.2功率回路设计

6.1.3直流电压与相电流检测及其转换电路

6.1.4转速检测电路

6.1.5光电隔离电路与驱动电路

6.2 实验系统的软件设计

6.2.1空间矢量调制的实现原理

6.2.2空间矢量调制的算法

6.2.3相电压的计算方法

6.2.4 M/T法测速的原理与实现

6.2.5定子磁链的估计方法

6.3 实验结果与分析

6.3.1传统直接转矩控制的实验结果与分析

6.3.2基于磁场定向的直接转矩控制的实验结果与分析

6.4本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附录读博士期间的论文发表情况与科研情况