永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、永磁同步電機(PMSM)以其高性能、高轉(zhuǎn)矩慣量比、高能量密度而得到了廣泛關(guān)注,特別是近年來永磁材料的飛速發(fā)展使得永磁電機的應(yīng)用得到了飛躍性的發(fā)展。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是繼矢量控制(VC)之后發(fā)展起來的又一種高性能交流調(diào)速技術(shù),因其具有轉(zhuǎn)矩控制直接、動態(tài)響應(yīng)較快、算法相對簡單等優(yōu)點在交流電機調(diào)速領(lǐng)域得到越來越多的關(guān)注。直接轉(zhuǎn)矩控制在異步電機中的應(yīng)用已經(jīng)相當成功,然而,在永磁同步電機中的應(yīng)用才是在最近幾年被提出的,其控制策略還有待進一步研

2、究改進,以提高對永磁同步電機的控制性能。本文給出了永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學模型,在此基礎(chǔ)之,分析了永磁同步電機的直接控制原理,重點分析了空間電壓矢量對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響。采用Bang-Bang控制獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng),但磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動都比較大,并進一步指出脈動大的實質(zhì)是常規(guī)直接轉(zhuǎn)矩控制中可供選擇的電壓空間矢量只有八個離散的基本電壓空間矢量,并且在每個控制周期定子繞組只能得到唯一電壓空間矢量的作用。將空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)

3、引入到了直接轉(zhuǎn)矩控制當中,實現(xiàn)了電壓空間矢量的連續(xù)調(diào)節(jié),定子磁鏈近似為圓形,有效地解決了常規(guī)DTC系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)矩脈動較大的問題。在MATLAB/Simulink環(huán)境下分別搭建了永磁同步電機常規(guī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的模型和基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的模型,對電機的多種運行狀態(tài)進行了仿真,驗證了控制理論的正確性和有效性。最后,利用ST公司的電動機專用控制芯片ST7FMC設(shè)計了硬件電路,主要包括主電路、相電流及母線電壓采樣電路、轉(zhuǎn)速信號檢測電