永磁同步电机的直接转矩控制系统.doc

目 录 前 言 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 绪论 1 1.1本课题的背景及研究意义 1 1.2永磁同步电机控制相关领域发展概况 2 1.2.1永磁同步电机的特点 2 1.2.2电力电子器件的发展 3 1.2.3微处理器的发展 4 1.2.4永磁同步电机控制策略 4 1.3直接转矩控制的研究现状及发展趋势 6 1.4本课题的研究内容 7 第2章 永磁同步电机的数学模型 9 2.1引言 9 2.2三相永磁同步电机的基本结构 9 2.3三相永磁同步电机的数学模型 10 2.3.1 A-B-C坐标系下的PMSM模型 11 2.3.2 α-β坐标系下的PMSM模型 12 2.3.3 d-q坐标系下的PMSM模型 14 2.3.4 M-T坐标系下的PMSM模型 15 2.4本章小结 16 第3章 永磁同步电机的直接转矩控制 17 3.1引言 17 3.2三相永磁同步电机的直接转矩控制 17 3.2.1直接转矩控制的基本思想 17 3.2.2逆变器和空间电压矢量 19 3.2.3定子磁链的观测与控制 21 3.2.4电磁转矩的观测与控制 24 3.2.5逆变器开关表 25 3.3本章小结 26 第4章 永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真研究 27 4.1引言 27 4.2 Matlab7.1/Simulink仿真工具箱简介 27 4.3三相永磁同步电机传统直接转矩控制系统仿真 28 4.3.1 PMSM模型及主电路模块 28 4.3.2电流A-B-C/α-β坐标变换单元 28 4.3.3α-β坐标系的定子电压分量获取模块 29 4.3.4ψs、Te及γ估算模块 30 4.3.5定子磁链区域号的判断模块 31 4.3.6开关表及逆变器驱动信号模块 32 4.4仿真结果与分析 33 4.5本章小结 37 第5章系统软硬件设计 38 5.1永磁同步电机直接转矩控制系统的硬件构成 38 5.2软件设计 38 5.3本章小结 39 结 论 40 参 考 文 献 41 致 谢 42 附录1: 三相永磁同步电机直接转矩控制系统仿真图 43 附录2：三相永磁同步电机直接转矩控制系统结构框图 43 摘 要 直接转矩控制策略因其具有转矩控制直接、动态响应较快、算法相对简单等优点在交流电机调速领域得到越来越多的关注。随着对永磁同步电机研究的深入，直接转矩控制策略在永磁同步电机的控制领域逐步得到应用。本文主要针对永磁同步电机的直接转矩控制技术进行深入研究。 为了准确分析直接转矩控制原理，需要对控制对象进行数学分析。为此，本文首先从永磁同步电机的结构出发，分析了永磁同步电机的工作原理，进而建立了永磁同步电机在不同参考坐标系下的数学模型。 深入分析了直接转矩控制的控制思想，对基于Bang-Bang滞环控制的传统方式进行了研究，分析了空间电压矢量对定子磁链和电磁转矩的影响。 借助Matlab/Simulink工具对永磁同步电机的传统直接转矩控制系统进行建模设计，建立了仿真模型。 关键词 永磁同步电机直接转矩控制ABSTRACT More attention is paid to DTC in AC motor speed control area because of its advantages such as fast dynamic response，relatively simple algorithm and so on.With deep study of permanent magnet synchronous motor(PMSM),DTC strategy is applied gradually in PMSM control area.This paper is aimed at studying DTC technology deeply for PMSM. In order to make an accurate analysis for the principle of DTC,mathematical analysis of motors to be controlled is essential.So the operational principle of PMSM is analyzed firstly based on its structure in this paper,then mathematical models of PMSM are established under different reference coordinate systems. After that,the theory of DTC is studied deeply and tradit