基于DSP的MRAS矢量控制系统研究与开发

论文摘要

随着矢量控制方法在三相交流异步电机中应用的成熟,无速度传感器矢量控制方法逐渐成为研究的热点。本文对MRAS估计电机转速的无速度传感器矢量控制方法进行了研究和改进,并在基于DSP的原型系统中得到了实现。本文首先介绍了无速度传感器矢量控制方法的优势、现状及发展方向。通过分析电机的数学模型和矢量控制的基本方程,给出无速度传感器矢量控制系统的原理框图,阐述了传统的MRAS估计电机转速的实现方法,并分析其存在的问题,提出了一种改进的MRAS方法。然后,在MATLAB中对电机模型和改进的MRAS矢量控制方法进行了仿真研究,并将传统和改进的MRAS作了对比分析。为了研究基于DSP的矢量控制系统和实现改进的MRAS方法,作者建立了异步电机矢量控制的原型系统,开发了功率驱动板,设计了主要硬件电路,包括整流、滤波、逆变、驱动、隔离、电压检测、电流检测和保护电路等,开发了MRAS矢量控制算法的DSP程序和人机操作界面软件,并对原型系统进行了试验,验证了改进的MRAS方法和基于DSP的矢量控制系统。最后对论文进行了总结并提出了进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 无速度传感器的交流异步电机速度控制系统概述
• 1.2.1 控制器
• 1.2.2 功率驱动器
• 1.2.3 三相交流异步电机
• 1.3 无速度传感器矢量控制的发展现状和展望
• 1.3.1 无速度传感器矢量控制的优势
• 1.3.2 无速度传感器矢量控制的研究现状与存在问题
• 1.3.3 无速度传感器矢量控制的发展方向
• 1.4 本文主要内容
• 1.4.1 论文研究目标与内容
• 1.4.2 论文结构安排
• 第二章 三相交流异步电机的控制原理
• 2.1 电机数学模型
• 2.1.1 空间矢量的定义
• 2.1.2 动态数学模型的建立
• 2.2 数字化控制的实现
• 2.3 矢量控制方程
• 2.4 无速度传感器矢量控制的原理
• 2.4.1 Clarke 变换
• 2.4.2 Park 变换和Park 逆变换
• 2.4.3 SVPWM 算法
• 2.4.4 转子磁链估计
• 2.4.5 MRAS 速度估计法
• 2.5 改进的MRAS 速度估计法
• 第三章 改进的MRAS 矢量控制系统的仿真研究
• 3.1 同步旋转坐标系下电机模型及其仿真
• 3.2 基于MRAS 的矢量控制系统仿真
• 3.2.1 改进的MRAS 矢量控制系统模型图
• 3.2.2 PI 闭环控制器
• 3.2.3 仿真结果分析
• 第四章 基于DSP 的MRAS 矢量控制原型系统开发
• 4.1 原型系统总体设计
• 4.2 系统硬件设计与实现
• 4.2.1 主要器件的选择
• 4.2.2 TMS320F2812 的主要功能模块
• 4.2.3 整流和滤波电路
• 4.2.4 逆变电路
• 4.2.5 信号传输及光耦隔离电路
• 4.2.6 电流检测电路
• 4.2.7 直流母线电压检测电路
• 4.2.8 故障保护电路
• 4.2.9 放电电路
• 4.2.10 电源隔离电路
• 4.3 DSP 程序开发
• 4.3.1 模拟量归一化
• 4.3.2 DSP 程序流程图
• 4.3.3 DSP 软件开发平台和程序烧写介绍
• 4.3.4 离散化处理
• 4.4 人机操作界面软件开发
• 4.5 原型系统介绍
• 第五章 实验与结果分析
• 5.1 实验设计
• 5.2 实验结果分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文和科研工作