基于dSPACE的ALA转子电机直接转矩控制系统研究

摘要

社会的进步呼唤高性能电气传动技术的发展,电气传动系统主要依赖于电机本体和控制策略两个因素,高性能的电气传动系统则意味着高性能的电机本体和高品质的控制策略以及两者的有机结合。基于上述认识,本文以构建高性能电气传动系统为目的,在研究新型ALA(Axially Laminated Anisotropic)转子磁阻同步电机本体的基础上,将直接转矩控制策略引入该电机控制系统,深入探讨了ALA转子电机直接转矩控制系统,为该电机在高性能电气传动领域的应用奠定了一定基础。
　　文章首先对高性能电气传动做了简要介绍,阐明了现代电气传动领域所存在的问题,在此基础上分析了该领域的新理论、新方法及发展方向等;阐明了本传动系统的主体——ALA转子电机的结构特点、控制方式以及发展状况;探讨了对该电机实施直接转矩控制的必要性和可行性,并简要介绍了现代控制系统的高效开发手段及确定dSPACE DS1103为本系统的开发平台。
　　其次,针对ALA转子电机变频器供电开环变压变频(VVVF)启动存在振荡失步以及电感参数变化等问题,深入探讨了实施闭环直接转矩控制的解决方案;特别的,为减小转矩、磁链脉动,进一步讨论了基于空间矢量调制的直接转矩控制(SVM-DTC)策略;根据ALA转子电机的数学模型建立了基于M语言的电机S函数仿真模型,在MATLAB/Simulink环境下对理论分析进行了仿真研究,结果证明以上控制策略正确、可行。
　　最后,以dSPACE平台为核心,完成了整体实验系统硬件电路的设计及调试。在仿真研究的基础上,对ALA转子电机直接转矩控制进行了实验研究,以进一步验证相应的理论分析,得到了具有一定指导意义的结论。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 现代电气传动概述

1.3新型ALA转子电机综述

1.4 直接转矩控制技术的发展

1.5 电气传动系统高效开发手段探讨

1.6 本文主要研究内容

2 ALA转子电机及其控制方案探讨

2.1 ALA转子电机动态数学模型

2.2 ALA转子电机运行原理

2.3 ALA转子电机控制思路

2.4 ALA转子电机控制方案选择

3 ALA转子电机直接转矩控制技术探讨

3.1 直接转矩控制基本原理

3.2 ALA转子电机直接转矩控制特性分析

3.3 ALA转子电机传统直接转矩控制建模

3.4 ALA转子电机SVM-DTC控制分析

3.5 仿真实验

4 dSAPCE系统综述

4.1 dSPACE平台简介

4.2 dSPACE实时仿真功能

4.3 基于dSPACE的控制系统开发步骤

4.4dSPACE软、硬件介绍4.4.1 dSPACE软件介绍

5 ALA转子电机直接转矩控制系统实现

5.1 实验平台结构

5.2 系统硬件电路设计

5.3 控制策略软件设计

6 ALA转子电机直接转矩控制实验研究

6.1 实验装置

6.2 实验研究

6.3 实验结论

7 全文总结与展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间发表论文