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低速大转矩永磁同步电机控制系统研究

沈围  
【摘要】:低速大转矩永磁同步电机控制系统具有控制精度高、输出转矩大的特点,在高速电梯、传送带控制系统等场合得到了广泛的应用。对低速大转矩永磁同步电机控制系统进行研究,提高系统性能,对促进其在工业中的应用具有重要的意义。本文在分析永磁同步电机控制系统的研究现状的基础上,针对低速大转矩永磁同步电机系统,选定了适用的控制策略,编写控制系统软件,给出了控制精度和控制系统效率优化方案。通过仿真和试验表明,优化方案改善了系统的控制性能。 论文首先从电机数学模型出发,分析了矢量控制和SVPWM技术、坐标变换基本原理及SVPWM的算法实现过程,对比几种电流控制策略并确定id=0的电流控制方案,确定PI控制作为电流及转速调节器方案。 其次,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件,搭建SVPWM模块和坐标变换模块等,建立id=0的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,分别进行负载和转速的阶跃变化试验,通过对输出波形的分析,验证双闭环控制系统的准确性和可行性。 第三,以TMS320F2812为核心,采用C语言编写主控制程序和PWM中断子程序、SVPWM子程序、坐标变化子程序等程序模块,并分别进行了验证,实现SVPWM及转子位置和速度检测等功能。 最后,研究了提高永磁同步电机控制系统性能的策略。主要以提高控制系统的转速精度和电机效率为目的,给出确定旋转变压器/数字转换器分辨率的数学方法并进行了验证;根据永磁同步电机数学模型,导出电机损耗与id电流值的函数关系,给出一种控制系统损耗最小时id控制方法,并通过仿真验证该控制方法的正确性。


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