永磁无刷直流电机矢量控制—答辩PPT讲述.ppt

2、坐标变换 4、矢量控制系统 * * 电动车用永磁无刷直流电机矢量控制技术研究 专业: 电力电子与电力传动 姓名: 耿田军 导师： 贾洪平 江苏大学电气信息工程学院 2014年6月 江苏大学硕士学位论文答辩 内容提要 一、课题领域介绍、研究目的和意义 二、系统数学模型建立和矢量控制理论分析 三、相电流重构及低调制区移相技术分析 四、系统硬件设计 五、系统软件设计 六、实验结果分析 七、总结与展望 一、课题领域介绍、研究目的和意义 国内、外相关科研单位及企业对应用于电动车领域的永磁无刷直流电机驱动控制技术进行了深入的研究，在传统方波控制技术中加入改进的PI调节控制、模糊控制及滑模变结构控制等先进技术，以逐力改善速度响应、带载运行稳定性、转矩波动和静音等方面的效果。中国轻型电动车产销量已经占到全球的90%以上，中国已经成为全球最大的轻型电动车生产国、消费国和出口国。随着市场对舒适性、运行平滑性、超静音等方面的高要求，各大方案商的工程师们开始研究所谓的永磁无刷直流电机正弦波控制技术，而这其实就是本文所要研究的基于转子磁场定向(FOC)的矢量控制技术。 全面提高电动车用永磁无刷直流电机在行驶平滑性、噪音及效率等方面的性能，而这些性能是传统方波驱动技术所无法解决的。 二、系统数学模型建立和矢量控制理论分析 1、两相旋转坐标系上的数学模型 (a)转子位置 (b)磁通分布 3、SVPWM 直接根据求得的两相静止坐标系上分量、经Clarke逆变换可得Ua、Ub、Uc，但无法由这些量准确判断任意合成电压矢量所处扇区。现将原绕组轴线方向逆时针旋转90电角度，用单位向量、、表示旋转后所得到的法矢量。三个法矢量构成了一个新的对称三相轴线，va、vb和vc，如图所示。然后根据电压空间矢量在法矢量上投影的正负可以判断该电压空间矢量所处扇区号 。注：方程式其实就是Clarke逆变换，只不过将α、β轴分量调换了位置。其中为原绕组A相轴线上的单位向量，a为旋转因子。 设新构建的轴线坐标系上扇区号P=A+2B+4C，其中逻辑变量A、B、C（取值1或0）的值由上面的式子值的符号决定。逻辑变量真值判别具体如下：若va0时，A=1，反之为0；若vb0时，B=1，反之为0；若vc0，C=1，反之为0。 根据这三个标量的正负可以判定给定电压矢量的扇区编号P值，此处得到的P值并不是真正的扇区号，真正的对应关系如表所示。 -X -Z Z -Y Y X t2 Y -Y -X X Z -Z t1 6 5 4 3 2 1 实际扇区号 2 6 4 5 1 3 P 对于其他扇区，相邻电压矢量的作用时间也可以利用上述公式得到，结合各个扇区算得的时间同时兼顾本文软件部分的设计，设作用时间的中间变量X、Y和Z： 三、相电流重构技术 第1扇区SVPWM波形示意图 ia+ ib+ic=0 1、基本原理分析 2、低调制区采样误差分析 (a)低调制区域矢量空间图 (b)非可测区域矢量空间图 (c) 低调制区域SVPWM波作用示意图 Tmin=td+ts+tr T1/2和T2都可能小于Tmin 本文电流采样并非一定要求在非可测区域中，因电机感性绕组，电流不会发生突变，完全可以在除边界区外的中、高调制区进行电流采样，此时中、高调制区相邻非零电压矢量作用时间完全满足采样窗口所需时间。 2、基于PWM移相的电压矢量调整方案 思路：以移相前后合成的参考电压矢量不变为前提条件，把占空 比最大PWM波进行前后平移，延长扇区相邻基本电压矢量的作用时间以分别采样两相电流的时间。 Trem=Tmin-(T1/2) 当Trem＞0且T2＞Tmin时 第1扇区内低调制区域对应SVPWM移相后波形图 当Trem＜0或T2＜Tmin时 合成参考电压矢量既处于低调制区又处于非可测边界区，仅有一个电压矢量作用时可供A/D采样？ T1-Tmin＞0 电压矢量处于低调制区且幅值小， 任何时刻均不适合电流采样重构？ 非可测区域！ 实际临界负载！ 低调制可移相区 3、低调制可移相区SVPWM实现方案 tbon taon taon tbon tcon tcon TIM1_CCR3 tcon tcon tbon taon taon tbon TIM1_CCR2 taon tbon tcon tcon tbon taon TIM1_CCR1 6 5 4 3 2 1 实际扇区捕获/比较 寄存器