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基于无传感器技术的永磁同步电动机直接转矩控制研究

刘国栋  
【摘要】:直接转矩控制(DTC)技术是继矢量控制技术之后在交流调速领域出现的一种新型变频调速技术,常规的直接转矩控制具有实现简单、动态响应迅速快等优点,能够获得较好的动态性能,但也存在着较大的转矩脉动。针对常规直接转矩控制存在的不足,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术的直接转矩控制系统,有效地抑制了转矩脉动。 在传统的永磁同步电动机运动控制系统中,通常采用光电编码器或旋转变压器来检测转子的位置和速度。然而,这些传感器增加了系统的成本,并且降低了系统的可靠性。因此,取消这些装置以提高系统的可靠性并降低成本的研究逐渐成为热门。 本文系统地介绍了永磁同步电动机直接转矩控制的基本理论,在此基础上,建立了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)直接转矩控制系统的仿真模型,并进行相关的仿真研究。针对直接转矩无传感器控制技术,本文选择模型参考自适应系统(MRAS)作为转子速度和位置观测器,详细阐述了其基本理论,并进行了仿真研究,仿真结果证明采用模型参考自适应系统估算转子速度和位置具有比较理想的效果。 在以上理论分析和仿真研究的基础上,本文采用TI公司的数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为核心控制芯片进行了控制系统设计,并进行了大量的实验测试。仿真及实验结果表明,本文所设计的永磁同步电动机控制系统既保持了直接转矩控制的快速动态响应特性,又有效地减小了转矩脉动。


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