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矢量控制算法在永磁同步电动机驱动中的应用研究

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1 绪论

1.1 永磁同步电动机(PMSM)发展概况

1.2 永磁同步电动机控制策略发展与现状

1.3 矢量控制理论发展现状

1.4 本文研究内容与意义

2 永磁同步电动机的数学模型和矢量控制

2.1 永磁同步电动机的结构和工作原理

2.2 坐标变换

2.3 永磁同步电动机在不同坐标系下的数学模型

2.4 矢量控制

2.5 本章小结

3 永磁同步电动机的控制策略

3.1 永磁同步电动机的调速控制系统

3.2 位置/速度检测

3.3 电压空间矢量(SVPWM)控制技术

3.4 本章小结

4 永磁同步电动机控制系统设计

4.1 TMS320LF2407A 简介

4.2 系统控制算法实现

4.3 矢量控制策略新设想

4.4 本章小结

5 永磁同步电动机控制系统仿真实验

5.1 MATLAB/SIMULINK数字仿真开发环境简介

5.2 仿真模块设计

5.3 仿真实验结果与分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文设计总结

6.2 矢量控制算法的发展趋势展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果

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摘要

自从上世纪80年代以来,随着永磁材料性能的不断提高和电力电子器件的进一步发展,永磁同步电动机(PMSM)的快速平稳启动及速度控制技术的研究也进入了一个新的历史阶段。目前永磁同步电动机越来越多地应用在各种工业场合,研究与提高永磁同步电动机的控制技术也就有了重要的理论意义和实用价值。  本文首先介绍永磁同步电动机及其控制策略的发展历程和现状,着重阐述矢量控制理论的发展和应用方式。从永磁同步电动机结构与工作原理出发,结合坐标变换理论,建立PMSM数学模型,分析永磁同步电动机的转矩功率特性及其效率。深入研究了矢量控制理论的主要实现方法,并在此基础上讨论并设计PMSM的矢量控制方案。  其次,针对本文提出的PMSM矢量控制方案,研究其实现的关键技术——转子位置/速度检测方法和空间电压矢量脉宽调制技术。转子位置/速度检测主要是通过传感器获取信息,而空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)物理概念清晰、算法简单,易于实现数字化,对直流电压的利用率高,是交流电动机控制中最先进的方法之一,本文对电压空间矢量脉宽调制技术做了详细的理论阐述和推导。利用TMS320LF2407A数字信号处理器作为本系统的控制核心,对系统算法的具体实现做了详细的叙述,对部分重要环节的给出流程图,使用汇编语言给出具体实现。  然后,利用MATLAB/SIMLINK软件工具对设计的控制系统进行仿真实验,给出系统主要模块的仿真图示和实验效果图,结合实验结果对比说明该控制方式的优势所在。  最后,从永磁同步电动机及其控制策略本身实际出发,说明矢量控制方法在永磁同电动机驱动及调速控制方面的优缺点,结合当前控制策略发展趋势说明本系统设计的改进方向。

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