基于DSP的無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計

電氣自動化論文編號:ZD459  論文字數:34395,頁數:66，有開題報告，任務書，文獻綜述

目   錄

摘  要  Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1引言 1
1.2異步電機調速系統的發展概況 1
 1.2.1電力電子器件的發展 2
 1.2.2微處理器的發展 2
 1.2.3控制策略的發展 4
1.3本課題的主要研究工作 5
第2章 異步電動機的數學模型 6
2.1異步電動機模型分析的數學基礎 6
 2.1.1坐標變換的原則和基本思想 6
 2.1.2三相/二相變換 7
 2.1.3二相/二相旋轉變換 7
 2.1.4三相靜止坐標系/任意二相旋轉坐標系的變換 7
2.2異步電動機的動態數學模型 8
 2.2.1異步電動機在三相靜止坐標系上的數學模型 8
 2.2.2異步電動機在任意二相旋轉坐標系上的數學模型 9
 2.2.3異步電動機在二相靜止坐標系上的數學模型 10
 2.2.4異步電機的電磁轉矩模型 11
 2.2.5步電動機的磁鏈模型 11
第3章 直接轉矩控制的基本原理及方法 14
3.1直接轉矩控制概述 14
 3.1.1直接轉矩控制技術的產生 14
 3.1.2直接轉矩控制的主要特點 14
3.2直接轉矩控制（DSC）的基本思想 15
3.3直接轉矩控制基本概念 16
 3.3.1逆變器的數學模型和空間電壓矢量 16
 3.3.2磁通控制原理 18
 3.3.3轉矩控制原理 19
3.4直接轉矩基本控制系統的構成 20
3.5改正的直接轉矩近似圓形磁鏈控制系統的實現 21
 3.5.1圓形磁鏈控制系統的構成 22
第4章 無速度傳感器控制技術的研究 29
4.1概述 29
4.2 MRAS速度辨識原理 30
4.3轉差速度估計器 32
 4.3.1轉差速度直接計算法 32
 4.3.2直接計算法存在的問題分析 33
 4.3.3轉子磁鏈計算方法的改進 34
第5章 系統電路設計與實現 36
5.1系統的線路結構 36
5.2 DSP控制器 37
5.3系統主電路的設計 40
5.4系統逆變電路的設計 41
 5.4.1驅動電源的設計 42
 5.4.2驅動控制電路的設計 42
 5.5系統保護電路的設計 43
 5.5.1 IPM故障保護電路 43
 5.5.2過流保護電路 44
5.6信號采樣電路的設計 44
 5.6.1電流采樣電路 44
 5.6.2電壓采樣電路 45
第6章 系統的軟件設計和實現 46
 6.1系統控制軟件總體結構 46
 6.2定時器1中斷服務模塊 47
 6.2.1 A/D轉換 48
 6.2.2定子磁鏈運行區間的判斷 50
 6.2.3控制矢量輸出 51
 6.2.4改進方法 52
 6.3定時器2中斷服務模塊 53
 6.3.1數字PI控制器 54
 6.3.2數字PI調節器的具體實現 54
 6.4故障中斷服務模塊 56
結束語 57
參考文獻 59
致謝 60

摘要：隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術己成為發展趨勢。變頻調速以其優異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。本文在全面深入總結國內外有關文獻的基礎上，圍繞交流電機變頻調速系統的全數字化和智能化進行了理論和應用的研究。
 本文采用TI公司的TMS320F2407DSP為控制核心，進行了基于DSP無速度傳感器直接轉矩控制系統的設計。文中詳細闡述了直接轉矩控制的基本原理和實現方法。直接轉矩控制采用空間矢量的概念來分析異步電機的數學模型和控制其各物理量，直接在定子坐標系中計算和控制轉矩和磁通，借助于離散的兩點式調節(Bang-Bang控制)產生PWM信號，直接對逆變器的開關狀態進行優化控制，以獲得轉矩的高動態性能。本文采用DSP設計了直接轉矩控制系統，詳細推導了速度估計方法，進行了無速度傳感器的速度閉環控制。針對系統存在的磁鏈偏差和轉矩脈動問題，采取了改進的磁鏈計算方法和速度低通濾波、轉矩滑動濾波等措施，提高了系統的性能。
 在TMS320F2407為核心的硬件基礎上，采用匯編語言編制了系統控制軟件，實現了無速度傳感器直接轉矩控制算法。
關鍵詞：直接轉矩控制；無速度傳感器；數字信號處理器；速度估計

Study on None Speed Sensor Direct Torque Control
System Based On DSP
Abstract：Namely along with the rapid development of power electronics technology，computer technology and automatic control technology，the electric transmission technology is being faced with a history revolution，it has become development trend that AC transferring speed replaces direct current speed and computer digital control technology replaces the simulating control technology . Frequency conversion is generally acknowledged by the home and abroad that it has a great future with excellent speed ，extensive scope of application and other many merits. Based on an overall review of related papers published at home and abroad, this dissertation is devoted to the control strategies and implementation of the fully digital AC motor drive system, including the design of control system hardware and software and intelligent control.
 In this thesis, none speed sensor DTC system is studied, which based on DSP of TI inc.-TMS320F2407. Fundamental principle and implementation method of DTC are introduced in detail in this paper. In DTC system, the concept of space vector is introduced to analyze and control the AC motor, the electromagnetic torque and flux are calculated and controlled in the stator reference frame, and the optimal PWM gating signals are generated to control the inverter according to the output of the Bang-Bang regulator In this paper the DTC system is designed based on DSP.A speed estimation method is derived detail and the no a speed close-loop control is conducted. In this system, there are some problems, such as flux drift and torque ripple. To resolve these problem, a modified flux calculation method and some measures such as speed LPF, torque slide filtering are adopted. The system performance is enhanced by these method.
 The system control software is designed in assemble language based on the hardware fundament with using TMS320F2407 as core and no a speed sensor DTC algorithm is realized. The experimental results indicate that the design of this system is successful. The system has stable performance with fast response, so to some extent it is a practical useful system.　
Key Words：direct torque control； none- speed- sensor；digital signal processor；
speed estimate