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永磁同步电动机无传感器直接转矩控制研究

秦承志  
【摘要】:本文从永磁同步电动机的数学模型出发,系统地阐述了永磁同步电动机直接转矩控制理论,详细分析了空间电压零矢量在控制系统中的重要作用—保持电机转矩输出,减小转矩脉动。建立了基于Matlab/Simulink的永磁同步电机直接转矩控制的仿真模型,并对其进行了仿真分析。仿真结果表明直接转矩控制系统的转矩和转速响应只需要几毫秒,充分体现了直接转矩控制响应快的优点,验证了该方案在理论上的可行性。 针对永磁同步电动机的特点,分析讨论了空间矢量调制的直接转矩控制(SVMDTC),具体设计了控制技术的实现方案,包括参考矢量的生成和空间电压矢量调制方法。SVM DTC可以明显地改善系统的动、静态性能。同时,分析了永磁同步电动机直接转矩控制无传感器运行的可行性,并提出了转速的估算方法。 为了证实直接转矩控制在永磁同步电机中的可行性,本文对传统的直接转矩控制进行了实验验证。硬件上采用高速的数字信号处理器(DSP)作为控制器;使用了智能功率模块(IPM)作为逆变环节,缩小了控制系统的体积;电流和电压检测采用LEM公司的霍尔传感器,提高了系统采样精度。在TMS320LF2407为核心的硬件基础上,采用汇编语言编写了完整的系统控制软件,实现了定子相电流采样、相电压计算、定子磁链观测、开关信号输出等功能。针对IPM驱动信号低有效的实际情况,设计了空间电压矢量选择表。在搭建的实验平台上进行了开环和闭环空载实验,并对实验结果进行了分析,验证了系统设计方案的可行性,为进一步深入研究奠定了基础。


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