基于FPGA的五相PMSM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本課題以多相永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)系統(tǒng)的研制為工程背景，研究了基于FPGA的五相PMSM的驅(qū)動(dòng)控制方法。盡管目前生產(chǎn)的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化確保了三相電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，使得它在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將被繼續(xù)使用，但是其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的統(tǒng)治地位已經(jīng)受到了挑戰(zhàn)。在低壓、大功率、高可靠性等應(yīng)用場(chǎng)合，如核電站循環(huán)水電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/燃料混合動(dòng)力車輛、航空航天、電動(dòng)機(jī)車的牽引系統(tǒng)以及海軍艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)等，多相電機(jī)系統(tǒng)體現(xiàn)出了遠(yuǎn)優(yōu)于三相系統(tǒng)的更好的性能。因

2、此對(duì)于多相電機(jī)系統(tǒng)的研究受到愈加廣泛的關(guān)注，逐漸成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。
　　論文首先對(duì)多相繞組的時(shí)空諧波磁勢(shì)進(jìn)行了分析，指出繞組內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的時(shí)空條件；在此基礎(chǔ)上對(duì)正弦繞組和含三次諧波繞組的五相永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行建模，推導(dǎo)了派克變換矩陣，建立了在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的派克方程，為多相電機(jī)的控制方法研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次，通過(guò)對(duì)五相電機(jī)諧波磁勢(shì)與數(shù)學(xué)模型的分析，對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的五相永磁同步電動(dòng)機(jī)提出了兩種不同的矢量控制方法，

3、對(duì)正弦繞組五相永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提出了一種改進(jìn)的控制方法，對(duì)含三次諧波繞組五相永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提出采用注入三次諧波電流方法提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力的控制方式，并給出了三次諧波注入的幅值和相位條件。仿真對(duì)比分析了兩種控制方法在電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出方面的差別。
　　再次，對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)五相永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制系統(tǒng)中脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了研究。提出對(duì)于正弦繞組五相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)可采用空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方式，并對(duì)傳統(tǒng)的SVP

4、WM方式進(jìn)行了分析，指出其在電壓利用率及電壓諧波含量上的不足，進(jìn)而提出一種優(yōu)化的SVPWM算法；對(duì)于含三次諧波繞組五相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，首先就SVPWM方式在此種控制方式下的適用性進(jìn)行了分析，指出SVPWM方式無(wú)法滿足系統(tǒng)需要，進(jìn)而提出采用SPWM方式作為脈寬調(diào)制方案。
　　最后，設(shè)計(jì)了含三次諧波繞組五相永磁同步電動(dòng)機(jī)，搭建了五相永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)，編寫(xiě)了基于FPGA的系統(tǒng)軟件代碼，對(duì)論文提出的矢量控制方