永磁同步电机直接转矩控制策略研究

【摘要】：同异步电机相比,永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、运行可靠、易于维护等优点,在航空航天、工业等领域得到广泛运用。直接转矩控制(DTC)自20世纪八十年得到成功运用后得到了广泛的关注,特别是如今随着DSP技术的发展,传统型的直接转矩控制得到了进一步的优化。本文对于基于占空比的永磁同步电机直接转矩控制进行了研究。本文的主要内容如下:(1)首先对PMSM的发展及其分类、控制策略做出介绍,对直接转矩控制在PMSM中的几种应用策略和目前及今后的研究热点进行了阐述。(2)对电机模型分析中常用到的坐标系进行介绍并对CLARK变换与PARK变换进行推导,对PMSM在不同坐标系下的数学模型进行详细描述并经过推导得到其转矩控制方法,根据其转矩的控制方法得到DTC技术应用于PMSM中的可行性。根据逆变器的拓扑结构对电压矢量进行定义并对其对于电机转矩和定子磁链的作用进行分析。(3)利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建PMSM的直接转矩控制的各仿真模块图进行仿真并对仿真结果进行分析比较,通过比较发现电机性能并未得到有效改善。(4)构建基于空间电压矢量脉宽调制的PMSM的直接转矩控制模型。通过对仿真结果的分析比较得到基于空间电压矢量脉宽调制的PMSM直接转矩控制没有削弱系统的动态特性但减小了系统的转矩脉动。(5)构建了以数字信号处理器TMS320F28069为核心的PMSM电机控制系统的硬件电路设计,详细介绍了主电路参数设计、功率器件选型、母线电压和相电流采样电路、驱动电路设计、位置信号检测电路设计和键盘输入电路设计;并初步给出了系统的软件设计。