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基于TMS320F240的全数字化异步电机直接转矩控制系统的研究

高志光  
【摘要】: 直接转矩控制作为一种新的控制方法不同于磁场定向控制,它可以在不需要复杂控制算法的情况下准确而快速的控制异步电机的转矩和磁链,而且,在原理上直接转矩控制只需知道定子电阻,从而增强了控制系统随参数的鲁棒性。本文首先在空间矢量理论的基础上介绍了异步电机和逆变器的基本数学模型,然后给出了直接转矩控制的概念,重点对直接转矩控制策略和开关表策略进行了深入的讨论,而且通过对开关表作出不同选择时磁链和转矩所产生的不同响应来加以详细说明。最后提出一种改进的定子磁链调节器和转矩调节器,使系统在低速时仍可以保持较好的特性。 为了验证异步电机直接转矩控制系统的可行性,建立了基于MATLAB/SIMULINK软件包的仿真系统。文中介绍了仿真模型的各组成部分,包括扇区选择、开关表、转矩调节器和磁链调节器等。最后给出了仿真结果,可以看出该系统有较好的低速性能,转矩和转速 太原理工大学硕士学位论文 脉动较小、动态响应快等,从而证明了直接转控制系统的可行性。 数字信号处理器(DSP)运行速度快,能够完成复杂的控制算法, 建立高精度控制系统,所以使得直接转矩控制系统的实现成为可 能,。本文在以16位定点数字信号处理器(DSP) TMS32OF24O作为 主控制器的研究平台上,实现了全数字化异步电机直接转矩控制系 统。在实现过程中,主要解决了以下几个问题:(1)深入研究了直 接转矩控制方式下PWM生成机理,充分利用DSP的硬件资源, 提出了一种适合直接转矩控制的PWM波生成方法;(2)在定点 DSP上实现浮点运算;(3)整套控制算法采用了标么值形式,提高 了运算精度;(4)采用离散化算法实现积分运算和PI调节器。一 台2 .Zkw异步电机的实验结果表明:该系统低速时具有较强的带载 能力和抗干扰能力、转矩和转速动态响应快、调节器跟随效果好, 电流谐波含量较少等特点。验证了本文提出的改进型转矩和磁链观 测器的可行性,对直接转矩控制在工程上的应用具有参考价值。


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