基于输入空间矢量—输出滞环控制的MC-PMSM矢量控制系统

论文摘要

永磁同步电机（PMSM）具有体积小、重量轻、低惯性、效率高、转子无发热问题的特点。因此它一经出现,便在高性能的伺服系统中得到了广泛地应用,例如工业机器人、数控机床、柔性制造系统、各种自动化设备等领域。矢量控制技术的发展使永磁同步电机的调速性能接近直流电机的性能指标,成为现代传动系统的优选方案。交-交矩阵变换器可以实现输入电流波形的正弦化,输入功率因数可以调节,没有大体积的直流电容环节,在交流传动系统中具有良好的应用前景。采用矩阵变换器供电实现永磁同步电机的矢量控制是交流传动系统的一种优化组合,已引起了国内外学者的关注。本文研究基于输入空间矢量-输出滞环控制策略的矩阵变换器-永磁同步电机（MC-PMSM）矢量控制系统。文章对基于输入空间矢量-输出滞环控制策略的实现方法、输入电流波形、系统的调速性能等进行了一系列理论分析和仿真研究;设计制作了以数字信号处理器（DSP）和复杂可编程逻辑控制器（CPLD）为控制单元的数字化MC-PMSM矢量控制系统原理样机,并进行了实验分析。论文的主要工作有:详细分析了基于输入空间矢量-输出滞环控制的MC-PMSM矢量控制系统中矩阵变换器的各种开关状态组合,为控制系统的设计提供了依据。建立了基于输入空间矢量-输出滞环控制的MC-PMSM矢量控制系统的Matlab仿真模型,并进行仿真研究。最后,本文设计并实现了以DSP和CPLD为控制单元的MC-PMSM矢量控制系统平台,利用该平台验证了本文方法的可行性和正确性,并为进一步研究提供了可靠的实验条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外概况及发展趋势
• 1.2.1 永磁同步电机调速系统的发展概况
• 1.2.2 矩阵变换器的发展概况
• 1.2.3 矩阵变换器在交流电机控制系统中的应用现状
• 1.3 本文的研究内容
• 1.3.1 本文的主要内容
• 1.3.2 本文的意义
• 第二章 输入空间矢量-输出滞环控制策略
• 2.1 永磁同步电机矢量控制原理
• 2.1.1 矢量控制中的坐标变换
• 2.1.2 永磁同步电机矢量控制
• 2.2 矩阵变换器的拓扑结构与工作原理
• 2.2.1 矩阵变换器的开关组合
• 2.2.2 矩阵变换器的占空比矩阵
• 2.3 输入电流空间矢量-输出滞环电流调制
• 2.3.1 输入电流空间矢量调制
• 2.3.2 输出滞环电流控制
• 2.3.3 输入空间矢量-输出滞环控制
• 2.4 基于SVM-HCC 调制的MC-PMSM 矢量控制系统
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于SVM-HCC 的MC-PMSM 矢量控制系统
• 3.1 基于SVM-HCC 的MC-PMSM 矢量控制系统的建模与仿真
• 3.1.1 基于SVM-HCC 的MC-PMSM 矢量控制系统的建模
• 3.1.2 基于SVM-HCC 的MC-PMSM 矢量控制系统的仿真分析
• 3.2 基于SVM-HCC 的MC-PMSM 矢量控制系统的硬件实现
• 3.2.1 输入电流相区检测电路设计
• 3.2.2 电流检测及过流保护电路的设计
• 3.2.3 DSP 软件设计
• 3.2.4 CPLD 译码软件设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 实验结果与分析
• 4.1 实验与分析
• 4.1.1 MC-PMSM 系统空载运行
• 4.1.2 MC-PMSM 系统满载运行
• 4.1.3 MC-PMSM 系统矢量控制的实现
• 4.1.4 MC-PMSM 系统速度响应特性
• 4.2 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文主要工作
• 5.2 存在的问题及进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果及发表的学术论文