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基于直接转矩控制的永磁同步电机伺服系统研究

于中伟  
【摘要】: 表贴式永磁同步电动机(SPMSM)具有转速与转矩特性线性度良好、低噪声、效率高、功率密度大、体积小、重量轻、低速性能好、力矩波动小、可靠性高以及非弱磁情况下调速范围大等优良特性,使其在各种电力拖动的场合广泛应用。因此,对表贴式永磁同步电机驱动系统的控制策略进行研究具有重要意义。 首先,本文研究了永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型,并且在电机理论的基础上通过向量图的方法对表贴式永磁同步电机的各种工作状态进行了深入分析的前提下,深入研究了表贴式永磁同步电机的直接转矩控制策略,并且采用引进空间电压矢量调制技术的方法改进传统直接转矩存在的不足。在Matlab/Simulink仿真平台上建立了直接转矩控制(DTC)和基于电压空间矢量调制直接转矩控制(DTC-SVM)的系统仿真模型,在对仿真实验结果进行了对比分析的基础上,确定了控制系统采用基于DTC-SVM的控制策略的研究方案。 其次,对表贴式永磁同步电机位置伺服控制系统进行了硬件和软件方面的设计。硬件电路以TMS320F2812芯片为控制核心,外围电路包括电流检测电路、过电流保护电路、过压保护电路、外部输入输出接口电路、IGBT驱动电路。并重点对硬件电路保护进行了设计。主电路电路采样大功率直流稳压电源直接供电。系统控制程序的编写采用模块化的编程结构,利用CCS3.1开发环境,采用C语言进行开发。程序由主程序和中断服务子程序构成,主体工作由中断服务程序完成,包括相电流检测、数据处理、采样滤波、零点补偿等。详细分析了各个程序模块的数据处理方法。 最后,采用控制系统程序设计的步骤对系统进行了测试,并做出了实验结果分析。实验结果表明,本设计已经完成表贴式永磁同步电机位置伺服控制系统的软件和硬件设计。


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