船用永磁同步電機數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、船舶電力推進技術(shù)因具有調(diào)速范圍廣、安裝方便、操作靈活等優(yōu)點，得到了世界造船強國的廣泛應用。而永磁同步電機具有功率密度大、運行效率高、控制性能好等優(yōu)點，非常適宜作為電力推進船舶的推進電機，因此，針對其控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義和實踐價值。本文以永磁同步電機為控制對象，主要對其直接轉(zhuǎn)矩控制理論進行深入分析研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計永磁同步電機控制系統(tǒng)。
　　文章首先概述了船舶電力推進技術(shù)與永磁同步電機的研究現(xiàn)狀。根據(jù)永磁同步電機的數(shù)學

2、模型，引入直接轉(zhuǎn)矩控制的基本方法，分析基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制實現(xiàn)方法。
　　其次基于提高永磁同步電機功率因數(shù)和運行效率的目的，分析功率因數(shù)角與定子磁鏈的關(guān)系，結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)研究一種磁鏈自適應單位功率因數(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，詳細推導其實現(xiàn)過程，特別是給定定子磁鏈幅值計算方法，并在 Matlab/Simulink平臺建立磁鏈自適應單位功率因數(shù)控制仿真模型，分析仿真結(jié)果，表明了控制方法能使電機在單位功率因數(shù)狀態(tài)下工作

3、。
　　接著針對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制中轉(zhuǎn)矩脈動較大問題，研究反饋線性化算法并確定精確線性化條件，設(shè)計反饋線性化控制器，結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)反饋線性化直接轉(zhuǎn)矩控制方法，并建立仿真模型，仿真分析表明反饋線性化的引入使控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動有效降低。
　　然后結(jié)合磁鏈自適應直接轉(zhuǎn)矩控制方法與反饋線性化直接轉(zhuǎn)矩控制方法，研究基于磁鏈自適應的永磁同步電機反饋線性化直接轉(zhuǎn)矩控制策略，在提高功率因數(shù)的同時可有效降低轉(zhuǎn)矩脈動。建立其

4、仿真模型，仿真分析表明了控制方法能實現(xiàn)電機在單位功率因數(shù)狀態(tài)下運行并且降低了轉(zhuǎn)矩脈動。
　　最后設(shè)計永磁同步電機控制系統(tǒng)。以 DSP2812為控制核心構(gòu)建控制系統(tǒng)，并設(shè)計主電路、驅(qū)動和隔離電路、信號檢測電路以及保護電路等。在CCS3.3開發(fā)環(huán)境下完成軟件系統(tǒng)程序的編寫，包括控制系統(tǒng)主程序、中斷子程序和故障保護程序等。通過實驗平臺的搭建，對本文設(shè)計的控制系統(tǒng)進行實驗測試，得到部分實驗波形，并分析實驗結(jié)果，驗證了直接轉(zhuǎn)矩控制策略的有效