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【6h】

基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器直接转矩控制

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目录

文摘

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第1章 绪论

1.1 感应电机交流调速控制技术的发展

1.2 直接转矩控制的特点

1.3 本课题的研究背景和意义

1.4 本课题的研究热点

1.4.1 转矩脉动的降低

1.4.2 转速的辨识

1.5 论文的主要内容

第2章 感应电机直接转矩控制的基本原理

2.1 感应电机的动态数学模型

2.2 逆变器的工作原理

2.3 定子电压空间矢量

2.3.1 定子电压空间矢量的概念

2.3.2 定子电压空间矢量对定子磁链的作用

2.3.3 定子电压空间矢量对转矩的作用

2.3.4 定子电压空间矢量的选择

2.4 直接转矩控制系统的基本结构

2.4.1 电压电流坐标变换

2.4.2 定子磁链和电磁转矩的计算

2.4.3 磁链空间位置的判断

2.4.4 磁链调节器

2.4.5 转矩调节器

2.4.6 电压矢量选择表

2.4.7 转速PI调节器

2.5 本章小结

第3章 预期电压空间矢量调制及速度辨识的原理

3.1 直接转矩控制的转矩脉动分析

3.2 预期电压矢量的计算

3.3 空间矢量调制技术

3.3.1 空间矢量调制技术的基本原理

3.3.2 空间矢量调制技术的实现

3.4 模型参考自适应法辨识速度

3.5 系统结构框图

3.6 本章小结

第4章 仿真模型的建立与结果分析

4.1 传统感应电机直接转矩控制系统仿真模型

4.2 基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器DTC仿真模型

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

第5章 控制系统的数字化实现

5.1 硬件设计

5.1.1 硬件总体设计

5.1.2 控制芯片dsPIC30F6010A简介

5.1.3 信号检测电路

5.1.4 系统主电路及隔离电路

5.1.5 串口通信接口

5.2 软件设计

5.2.1 主程序设计

5.2.2 外部故障中断处理程序设计

5.2.3 定时器1中断服务子程序设计

5.3 实验平台

5.4 实验结果分析

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文目录

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摘要

直接转矩控制技术(DTC)是一种可与矢量控制相媲美的高性能交流调速技术,它具有结构简单、动态转矩好、鲁棒性强和易于数字化控制等优点,但是存在低速转矩脉动大、定子磁链圆畸变、开关频率不固定等缺点。本文首先阐述直接转矩控制技术的特点,在分析本课题相关的背景和意义基础上,论述目前降低转矩脉动和速度辨识的研究发展现状。
  本文较系统地阐述感应电机的数学模型和相关坐标变换,分析直接转矩控制系统的工作原理,深入研究了直接转矩控制系统转矩脉动的原因和因素,详细阐述了预期电压矢量的计算方法和空间矢量调制(SVM)技术,推导了采用模型参考自适应(MRAS)法辨识速度的方法,并采用空间矢量调制技术研究感应电机无速度传感器直接转矩控制系统。
  本文重点研究一种基于模型参考自适应法的速度辨识方法以及基于预期电压矢量的空间矢量调制的感应电机直接转矩控制方法。
  同时在Matlab/Simulink软件平台上建立了传统直接转矩控制系统和改进直接转矩控制系统的仿真模型。通过仿真对比分析,仿真结果表明采用空间矢量调制技术能极大地降低转矩脉动,使定子磁链轨迹更好的逼近圆形,同时证明了模型参考自适应辨识速度的可行性和有效性。
  本文将先进的电机控制的专用芯片dsPIC30F6010A引入到直接转矩控制系统中进行设计,并分别对系统硬件部分与软件部分进行总体设计。硬件部分首先作了整体设计的论述,详细设计了控制系统的硬件电路。软件部分先阐述了系统软件的整体设计思想,然后设计了主程序、外部故障中断处理子程序、定时器中断服务子程序流程图。最后介绍了实验平台,分析了实验结果。通过实验研究进一步表明了把空间矢量调制技术引入到直接转矩控制系统中能改善系统的低速性能和动静态响应,具有较好的应用前景。

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