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七相感应电机直接转矩控制技术研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 多相电机的研究现状

1.2.1 国外现状

1.2.2 国内现状

1.3 直接转矩控制技术

1.4 本文研究主要内容

第2章 七相感应电机的动态数学模型

2.1 自然坐标系下数学模型

2.2 七相感应电机空间解耦矩阵

2.3 七相感应电机空间解耦数学模型

2.4 七相感应电机谐波转矩分析

2.5 七相感应电机仿真

2.6 本章小结

第3章 七相感应电机多维调制技术

3.1 电压矢量

3.1.1 七相逆变器开关状态

3.1.2 矢量选择

3.2 七相逆变器SVPWM调制

3.2.1 七相逆变器SVPWM调制原理

3.2.2 七相逆变器SVPWM消谐波算法

3.3 七相逆变器统一电压调制

3.4 调制仿真

3.4.1 七相逆变器SVPWM算法仿真

3.4.2 七相逆变器UVM调制仿真

3.5 本章小结

第4章 七相感应电机直接转矩控制方案研究

4.1 磁链估计方法探究

4.1.1 磁链估计的u-i模型

4.1.2 磁链估计的i-n模型

4.2 基于磁链圆直接转矩控制技术

4.2.1 直接转矩控制基础

4.2.2 七相感应电机直接转矩控制原理

4.3 基于UVM的七相感应电机直接转矩控制技术

4.3.1 基本原理

4.3.2 按磁场定向的七相感应电机直接转矩控制系统原理

4.3.3 PI控制器设计

4.4 七相感应电机直接转矩控制技术仿真研究

4.4.1 基于磁链圆的直接转矩控制系统仿真

4.4.2 基于UVM调制的直接转矩控制仿真

4.5 本章小结

第5章 七相感应电机直接转矩控制系统实验研究

5.1 七相感应电机实验平台设计

5.1.1 主电路设计

5.1.2 控制电路设计

5.2 软件设计

5.2.1 主程序设计

5.2.2 中断子程序设计

5.3 七相逆变器实验研究

5.3.1 SVPWM调制实验

5.3.2 UVM调制实验

5.4 七相感应电机直接转矩控制实验

5.4.1 启动实验

5.4.2 直接转矩空载实验

5.4.3 直接转矩加载实验

5.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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摘要

直接转矩控制作为一种高性能控制策略,被广泛应用于调速系统中,本文从七相感应电机着手,根据七相感应电机自身特点,对直接转矩控制系统中矢量选择、磁链估计、转矩估计、消谐波、控制器设计等问题做了研究,具体包括以下几个内容:
  首先,本文从七相感应电机绕组理论出发,对电机自然坐标下数学模型和解耦模型进行了推导,并根据其特点对谐波转矩进行了分析。
  其次,根据七相感应电机矢量分布特点,运用集合法在基波平面将七相感应电机电压矢量分为三组,并从多维空间角度出发,对3、5次谐波空间电压矢量进行了分析。考虑到七相感应电机在运行过程中3、5次谐波空间电流较大,本文通过推导得出了七相逆变器SVPWM消谐波算法,针对七相逆变器电压矢量较多这一问题,本文结合三相逆变器UVM调制算法,推导出了七相逆变器UVM调制算法。
  在七相感应电机直接转矩控制系统控制方案选取上,首先按照电压矢量最大利用率原则,选取V6组电压矢量,综合考虑电机转矩和磁链响应速度,对“基于磁链圆的七相感应电机直接转矩控制系统”进行了设计。随后,通过运用UVM调制算法,将3、5次谐波空间电流作为反馈,引入到直接转矩控制系统中,对直接转矩控制系统进行了改进。针对系统中存在较多的PI控制器,本文对系统PI控制器进行了设计,并根据其数学模型关系,对PI控制器进行了系统简化。
  最后,本文以DSP28335为主控芯片,对七相感应电机调速平台分别从软件和硬件上进了设计。并在仿真的基础上,对调制算法、电机启动和直接转矩控制系统进行了实验验证。实验结果表明,本文所设计的七相感应电机直接转矩控制系统转矩转速和转矩脉动较小,和理论相吻合。

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