永磁同步电机直接转矩控制系统的研究

【摘要】： 永磁同步电机以其结构简单、效率高、调速范围宽等优点,广泛应用于机械加工、航空航天和电力牵引等领域,而直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型高性能的交流调速技术,因此,永磁同步电机的直接转矩控制系统成为研究的热点。本文以研究高性能的永磁同步电机直接转矩控制系统为目的,具有重要的理论和实际意义。 本文结合大量的文献资料,介绍了永磁同步电机的结构、控制策略以及其直接转矩控制的研究现状与方向。 从空间矢量原理出发,介绍了调速系统中常涉及到的三种坐标系以及它们之间的变换理论,推导了永磁同步电机在各种坐标系下的数学模型,在此基础上详细地分析了永磁同步电机传统直接转矩控制和基于SVPWM的直接转矩控制系统的原理,并推导了SVPWM算法实现过程,然后在MATLAB/Simulink环境下建立了仿真模型,对二者进行仿真对比研究。 在分析永磁同步电机直接转矩控制系统中存在的一些问题之后,本文提出了一种变参数PI控制器和输出包括零电压矢量的模糊控制器分别代替传统直接转矩控制系中的PI速度调节器和滞环比较器,并构建了新的永磁同步电机直接转矩控制系统,仿真结果表明,改进后系统具有良好的动、静态性能,提高了电机的低速性能,减少了转矩和磁链的脉动。 文章的最后在TI的DSP芯片TMS320F2812的基础上对永磁同步电机直接转矩控制系统进行了硬件和软件设计,为构建永磁同步电机的直接转矩控制系统以及进行进一步研究具有一定的指导意义。