基于DTC-SVM的PMSM无速度传感器控制的研究

论文摘要

直接转矩控制是继矢量控制之后发展起来的一项高性能交流电机控制技术。无速度传感器技术能够简化调速系统的硬件结构,降低系统的成本,是近年来交流调速领域的研究热点。两者相结合的无速度传感器直接转矩控制将是未来电机控制技术的发展方向之一。本文以隐极式永磁同步电机（SPMSM）为控制对象,对比研究了两种不同的直接转矩控制方法:ST-DTC和DTC-SVM。由仿真结果可以知道,DTC-SVM在动态性能和抑制转矩抖动方面都优于前者。并且本文指出了现有的DTC-SVM某些情况下可能会使PI控制器无法发挥其作用,从而使得系统动态性能变差。本文针对这个缺点对现有的DTC-SVM进行改进,引入了一个额外的速度反馈信号。仿真实验结果可以表明这种方法能有效的使用PI控制器,从而提高系统动态性能。在解决了系统控制的基础上,本文接着讨论了如何以滑模观测器来取代速度传感器以实现电机的无速度传感器控制。本文尝试搭建了一个四阶的滑模观测器来估计速度。并针对滑模变结构控制中常见的抖振问题改进了观测器中的符号函数。仿真实验表明,本文的滑模观测器可以很好的跟踪速度的变换,并且可以在电机启动一段时间后实现闭环控制。由于改进的符号函数,系统的抖振现象也有了很大的改善。最后本文试着以TI公司的TMS320F28335来搭建硬件电路,并给出了相关的电路原理图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 交流电动机调速技术的发展与现状
• 1.2 VF控制
• 1.3 矢量控制系统原理
• 1.4 直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）
• 1.4.1 直接转矩控制系统的特点
• 1.4.2 永磁同步电机的ST-DTC控制
• 1.4.3 永磁同步电机的DTC-SVM控制
• 1.5 电机无速度传感器控制
• 1.5.1 无速度传感器控制的研究概况
• 1.5.2 在直接转矩中应用无速度传感器技术
• 1.6 本文的主要研究工作和论文内容
• 第二章 永磁同步电机的数学模型
• 2.1 坐标系和坐标变换
• 2.2 PMSM的数学模型
• 第三章 永磁同步电机的直接转矩控制
• 3.1 ST-DTC控制算法
• 3.1.1 直接转矩的原理
• 3.1.2 电压空间矢量的产生
• 3.1.3 如何控制定子磁链幅值和转速
• 3.1.4 磁链，转矩估计
• 3.1.5 Matlab仿真实验
• 3.2 DTC-SVM控制算法
• 3.2.1 空间矢量调制（SVM）
• 3.2.2 DTC-SVM控制系统
• 3.2.3 快速的SVPWM计算方法
• 3.3 改进的DTC-SVM算法
• 3.3.1 基本原理
• 3.3.2 Matlab仿真实验
• 第四章 基于DTC-SVM的无速度传感器控制
• 4.1 滑模变结构控制方法及其特点
• 4.2 滑模变结构控制方法的关键问题
• 4.3 滑模观测器的设计
• 4.3.1 滑模电流观测器的算法
• 4.3.2 收敛性
• 4.3.3 振动问题的改善
• 4.3.4 速度估计
• 4.4 MATLAB仿真
• 第五章 DSP控制电路设计
• 5.1 28335周边电路
• 5.2 PWM部分
• 5.3 电流，电压检测电路
• 5.4 速度检测电路
• 结论与展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢