尚敬[1]2003年在《基于DSP的异步电机磁场定向控制系统研究》文中研究表明本文对交流调速系统控制方法中的磁场定向控制做了深入研究。对一个改进转差频率观测器的间接磁场定向控制系统，利用MATLAB软件对整个控制系统进行仿真，并通过和实际实验结果相对比，得出该控制系统具有较高的可靠性。论文对实验中出现的主要问题进行了分析，并提出了解决方法。 首先，论文给出了一个异步电机的空间矢量数学模型，分析了在仿真时利用这个数学模型建模的优点。针对高性能交流调速控制方法中普遍需要电机参数的现象，论文给出了一种异步电机参数离线辨识方法，通过把仿真结果与传统实验方法测得的数据对比可以看出，该方法较为简单实用。 接着，对现有的脉宽调制技术进行了总体介绍，着重论述了空间电压矢量脉宽调制技术。分析了空间电压矢量脉宽调制技术的同步调制和异步调制的异同，并给出一个异步调制实现的详细步骤。 然后，论文详细分析了磁场定向控制方法，比较了直接磁场定向控制和间接磁场定向控制的异同。对一个改进转差频率观测器的间接磁场定向控制进行MATLAB仿真，并验证了该系统的解耦性能。 论文设计了一个基于高速数字信号处理器(DSP)的磁场定向控制系统硬件平台，并利用这个硬件平台完成实验。文中给出了系统软件设计详细流程图，并对实验结果进行了分析。 最后，文章对两种无速度传感器磁场定向控制系统的速度观测方法，即模型参考自适应法和推广的卡尔曼滤波算法进行了对比研究。
邓云飞[2]2011年在《基于磁场定向控制的交流变频调速实验平台研究》文中认为从20世纪70年代磁场定向矢量控制技术萌芽到90年代技术的成熟,再到21世纪基于磁场定向矢量控制技术产品的蓬勃发展,磁场定向矢量控制变频调速技术的广泛运用将交流电机的变频控制带入了一个全新的发展模式。虽然继矢量控制之后又发展了诸如直接转矩控制、神经网络控制以及模糊控制等新技术,但截至目前为止磁场定向矢量控制无疑还是市场的主流,并将长期占据交流电机变频调速领域的一席之地。本文所研究的基于磁场定向控制的交流变频调速实验平台,主要是为了适应高校高水平实验教学改革的发展方向。本课题是在详细分析实验室原有硬件平台的基础上,针对其原有的几个缺点进行了相应的改进,并在优化设计后的硬件平台上进行了磁场定向闭环控制算法的设计。原系统中以MOSFET功率开关管组成的逆变电路,体积大,电路设计复杂,不利于集成设计。本文以PS21564智能功率模块取代分立的MOSFET作为逆变电路的主开关器件,简化了硬件电路的设计,提高了系统的可靠性;为了使PS21564开关信号与PWM输出波形电平匹配,对驱动隔离电路进行了局部改进;为了更好更快的保护IPM器件,本文重新设计了DSP与IPM的故障保护电路,增加了故障发生时的硬件级中断;最后为了满足磁场定向控制变频调速系统的实时性要求,本文采用了基于PCI总线的以DSP2812为核心的运动控制卡设计。针对很多教学实验平台控制算法不透明,学生无法进行二次开发的窘境,本文基于Visual C++环境开发了系统的全套软件,设计了人机交互控制的界面系统。该界面系统主要具备以下功能:自由选择电机控制算法;自由搭配调制方式;手动切换电机启动和停止;动态调整电机运行频率,改变电机转速;六个绘图窗口清晰可见。界面友好,一目了然。从根本上解决了以往变频调速系统只能从宏观上观察电机运行,而不能从微观上把握电机运行动态参数的缺点。本文采用C语言编写了磁场定向闭环控制算法,并在文中详细阐述了闭环控制各环节的程序设计思想。最后,在经过全新设计的软硬件实验平台上,分别进行了叁相异步电机的空载启动实验、带载运行实验、负载突变实验和动态调速实验,从实验的结果可以看出,本文所设计的交流变频调速系统具有良好的动态和静态性能,达到了实验的预期,圆满的完成了毕设的任务。
张康[3]2013年在《异步电机矢量控制变频调速系统研究》文中提出本文针对目前叁相交流异步电动机调速的现状,分析了叁相异步电机矢量控制变频调速系统的原理,提出了一种混合型的磁链计算方法,实现了叁相异步电机按转子磁场定向的解耦控制,得到了很好的动态响应性能。在转子磁场测算方面,针对传统的电流模型和电压模型各自的优缺点,利用混合模型将电流型和电压型磁链测算器的优点充分发挥出来,低速时采用电流型测算器,中速时采用混合型测算器而在高速时采用电压型测算器。磁链的混合模型是指转子转速处在中间过渡区时,将电流型和电压型两者所计算出来的结果取平均值的一种模型。在硬件方面,以TMS320F2812作为系统的核心控制芯片构建叁相异步电机矢量调速系统的硬件平台。硬件电路包括交-直-交变换电路、DSP控制电路、信号检测电路等。为了有效地抑制IGBT在关断瞬间产生的尖峰脉冲,对逆变电路中的IGBT缓冲电路进行了重点研究设计。软件方面,采用C语言在CCS3.3环境下开发调试矢量控制系统的DSP程序。DSP程序由主程序以及矢量控制的核心模块—PWM中断程序组成。PWM中断程序包括定子电流、电压检测模块、转子转速检测模块、磁链测算模块、SVPWM模块以及串口通信模块。整个DSP程序具有高效、紧凑、易读等特点。为了便于操纵DSP及监测电机相关参数,用LABVIEW开发了调速系统的上位机软件。最后利用MATLAB对磁链的电流模型和电压模型进行仿真,通过对比仿真结果得出两者各自的优缺点。基于上述两种模型各自的优缺点,本文中提出了一种混合型磁链模型。同样运用仿真对比的方法来验证中速区采用混合模型所得的磁链值与实际值更接近的结论。此外,建立叁相异步电机按转子磁场定向矢量控制系统的仿真模型,通过对比不同工况下的仿真结果来验证叁相异步电机矢量控制系统的优越性能。
卢洁[4]2005年在《定子磁场定向的异步电机无速度传感器矢量控制系统研究》文中指出异步电机按定子磁场定向的矢量控制克服了按转子磁场定向的矢量控制系统对转子参数的依赖性,又没有直接转矩控制中的砰—砰控制带来的转矩脉动,是一种鲁棒性良好的高性能异步电机控制策略。本文对一种新型的基于定子磁链定向的无速度传感器矢量控制系统作了研究和分析。 首先根据异步电机在定子磁链定向控制时的数学模型,分析了按定子磁链定向控制的特点,即电机的动态模型存在着交叉耦合,当按照电流解耦控制时系统结构较复杂且易受定子电阻变化的影响。对比几种常用的定子磁链观测方法的优缺点之后,在一种无需电阻参数的定子磁链观测法的基础上,通过一种在线校正定子电阻并补偿定子电阻压降的自适应控制策略保持定子磁链幅值恒定在指令值。由于无需再按定子电流解耦控制,因而系统结构大为简化,这是无速度传感器控制系统研究的基础和前提。 在矢量控制系统中采用定子磁场定向,并进一步加入了转速估计、转速调节闭环、转差计算和常用的转矩电流限幅等重要环节,构成了一种无速度传感器矢量控制变频调速系统。采用定子电流转矩分量的实测值与转速调节器输出值之间的误差进行转速推算。建立系统的二相d-q坐标系下的等效仿真模型,使用SIMULINK作为仿真工具,仿真结果表明该控制系统具有较好的动态性能,调速范围较宽,转矩控制平稳,转速推算精度与飞轮惯量设定误差无关,转差计算误差因素也得到初步分析。 本文最后对该控制系统的实现方案进行初步探讨。确定该系统主回路结构并研究了电压空间矢量调制算法,结合TMS320F2407A型DSP的结构特点和功能,对系统的控制程序流程进行了初步设计。
张志林[5]2007年在《基于DSP的异步电动机无速度传感器矢量控制系统的研究》文中提出在高性能的交流异步电动机矢量控制系统中,为了克服实际应用中安装速度传感器所带来的种种缺点,进一步扩大矢量控制系统的应用范围,对无速度传感器矢量控制技术进行研究具有重要的理论和实际意义。本文以有速度传感器矢量控制系统为基础,对不同转速辨识方案进行了对比和分析,提出了一种基于MRAS的无速度传感器转子磁场定向矢量控制方案。该方案采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制技术和磁场定向控制(FOC)算法,根据模型参考自适应原理进行速度辨识,用得到转速的估计值进行矢量控制。针对该方案,在MATLAB/SIMULINK软件平台上,建立了无速度传感器矢量控制系统的仿真模型并进行了仿真。仿真结果表明,该系统控制性能和精度良好,验证了系统的可行性与实用性。根据仿真模型对系统进行了设计,给出了主电路结构及设计参数。以TI公司的数字信号处理器芯片TMS320LF2407为主控单元设计了控制电路,并且给出了驱动及保护电路设计。详细介绍了基于DSP的全数字化无速度传感器矢量控制系统软件实现流程,编写了各个模块的子程序。在CCS2.0软件调试环境下进行了程序的调试。
陈建清[6]2017年在《基于DSP的异步电机矢量控制系统的研究及实现》文中研究指明随着电子电子技术、微处理器和电机控制技术的发展,交流调速性能日益提高。为满足高性能和节能的要求,交流电机调速以其特有的优点,有取代直流调速的趋势。异步电机的无速度传感器矢量控制(或磁场定向控制,FOC)技术作为现代交流传动控制的一个主要研究方向,逐渐成为研究的热点。论文介绍了交流调速相关技术的发展以及国内外交流调速现状。以交流异步电机的叁相数学模型为基础,利用坐标变换理论得到异步电机在两相同步旋转坐标系下的简化模型,并利用转子磁场定向的方法,设计了转子磁链观测器,以实现异步电机定子电流的转矩分量和励磁分量的解耦。仿照他励直流电机的控制策略,设计了无速度传感器矢量控制算法的速度与电流双闭环控制系统,并通过MATLAB建模仿真,验证了基于状态方程直接综合法的无速度传感器FOC控制策略的有效性和合理性。根据异步电机矢量控制的原理,进行了以TMS320F2812(32位定点DSP芯片)为主控制器的交流调速系统硬件和软件的设计。在Altium Designer硬件设计平台中,设计了主电路(单相不可控整流、滤波、逆变)、信号采集电路(电流采集、电压采集、速度采集)、驱动电路(DSP最小系统、PWM隔离)等;在CCS集成开发环境下,采用C语言与IQmath编程,开发了控制算法程序(AD采集、PI调节器、坐标变换、SVPWM、转子磁链估算器、速度估算器)、硬件保护程序(IPM故障保护、过流保护)、通信程序(键盘操作、液晶显示);为了实现控制系统的灵活性,采用LabVIEW编写了上位机控制程序,使PC机通过串口对DSP进行控制,并将系统运行状态显示在PC机上。论文最后给出了异步电机电流闭环控制的实验结果和波形分析,验证了空间矢量PWM调制算法、电流闭环控制以及系统设计的有效性和可行性,为后续的电机控制理论研究和程序开发奠定了必要的基础。
江宏玲, 周成, 戴新荣, 谢芳[7]2017年在《基于DSP异步电动机矢量控制系统仿真与实验研究》文中认为对磁场定向控制的理论进行了分析,选择基于转差率的间接矢量控制方案,仿真和探讨了影响解耦控制的因素。使用Matlab/Simulink对解耦效果进行了仿真解析,仿真结果验证了该方案具有较好的控制性能。在理论分析和仿真验证的基础上,搭建了基于TM320F28335型DSP的硬件系统实验平台,并在11 kW电机拖动实验平台上进行了相应实验。实验结果表明该方案实现了转矩和磁通解耦控制,控制系统简单易行、动态响应快且超调量小、稳态精度高。
吴海辉[8]2009年在《交流电机驱动矿用自卸车矢量控制系统设计与研究》文中研究说明矿用电动轮自卸车以其效率高、运量大、经济性好而成为年开采量千万吨级以上露天矿山、大型水利建设工程的理想运输工具。本文主要研究矿用电动轮自卸车交流驱动控制系统,以高性能的嵌入式微处理器为核心,采用异步电机矢量控制算法,设计了一种基于DSP的矿用电动轮自卸车交流驱动电机控制器。主要研究内容如下:在分析异步电动机数学模型、综述矢量控制理论及其解耦性质的基础上,将异步电动机叁相静止坐标系下的各变量变换到两相旋转坐标系下,再利用转子磁场定向技术,使得定子绕组电流磁场分量和转矩分量得到解耦,从而,异步电机的调速性能大大提高。另外,结合电流模型法给出了矢量控制系统结构框图,为构建SVPWM矢量控制系统平台提供了理论依据。研究了矿用电动轮自卸车驱动力和相应驱动电机功率的计算,并结合矿用电动轮自卸车的实际要求,实现了牵引、制动、恒速下坡、向前、向后等五个速度挡位控制及油门输入控制等。在Matlab环境中建立了仿真系统,验证这些控制算法,取得了较好的效果。以一台22KW鼠笼式异步变频电机作控制对象,设计了矿用自卸车交流电机矢量控制系统。该系统由以TMS320LF2407A型DSP为核心的弱电电路和以IPM模块为主的强电电路组成,并进行了交流电机控制实验,试验结果验证了硬件电路和程序的可靠性。通过对矿用电动轮自卸车交流电机驱动系统的研究,将矢量控制方案与DSP控制技术有机的结合,实现了全数字化的矿用自卸车矢量控制系统。通过试验表明了该系统初级阶段设计成果的有效性。
张月芹[9]2008年在《基于TMS320F2812的无速度传感器矢量控制变频调速系统的研究》文中研究表明论文研究了基于TMS320F2812DSP的无速度传感器矢量控制变频调速系统,利用所设计的平台对异步电动机的数字化控制进行了深入分析和研究,并得到了正确的结论。本文的研究结果对交流变频调速及无速度传感器矢量控制技术具有一定的参考及实用价值。针对无速度传感器控制理论提出基于模型参考自适应理论的转速估算方法,并将交流变频调速和转子磁场定向的矢量控制技术相结合,利用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术产生SVPWM波驱动异步电机,可形成交流电机无速度传感器的闭环矢量控制,从而可改善调速系统的静、动态性能。论文详细介绍了交流变频调速及矢量控制技术的原理,给出了电压正弦脉宽调制的DSP实现算法,对无速度传感器矢量控制技术部分进行了仿真,利用软硬件两种方案编写软件实现了SVPWM波,对整个无速度传感器矢量控制变频调速系统的软件实现算法进行了研究并编写了相应的程序,所有程序在CCS3.1软件调试环境下成功通过了调试。最后,给出了系统主电路结构。以TI公司的TMS320F2812DSP为主控单元设计了控制电路,并且给出了驱动、检测及保护电路的设计。在设计的硬件平台上进行了异步电动机控制程序的调试,通过对实验的分析,可以看出设计的系统具有良好的静、动态性能。
谢鸿鸣[10]2000年在《交流异步电动机按定子磁链定向的电流矢量控制》文中指出异步电机因自身结构问题造成其转子侧参数具有易变难测的特点，使得任何建立于电机数学模型基础之上且利用转子参数进行变量计算的调速系统性能都或多或少地受转子参数变化的影响。 采用定子磁链控制能有效地提高系统对转子侧参数的鲁棒性，其原因在于定子磁链观测模型可以避免转子参数的引入，模型的唯一参数是较易在线测量的定子电阻，从而在理论上保证了磁链观测结果的强鲁棒性。目前，建立于电机动态模型之上的定子磁链控制方法有直接转矩控制(DTC)、间接自控制(ISR)和直接定子磁链定向控制(DSFO)，它们采用了不同的控制手段，表现出的性能也不同。但DTC由于砰-砰控制影响了低速性能，ISR和DSFO仍然避免不了对转子参数的依赖。 本文依据异步电机动态模型，在分析电机内部电流及磁链关系的基础上，提出异步电机按定子磁链定向的电流矢量控制方案，在保持较高动态特性的前提下，基本消除了转子参数对调速系统控制性能的影响，成为一种既综合了矢量控制和直接转矩控制的优点，又克服了它们各自的主要缺点的异步电动机高动态性能强鲁棒性的新型控制方案。研究的主要内容有： 研究了异步电机的动态数学模型，通过选择转子量到定子侧折算的不同方法，获得由不同状态变量表示的电机模型状态方程，随之得到不同形式的动态等值电路。2000年上海大学博士学位论文 根据磁场加速法原理，在理论上定性地分析了电机转子参数对矢量控制系统性能的影响。结合定子磁链控制，提出异步电机基于定子磁链幅值恒定的电压矢量控制方案，并对该方案的非线性局限进行了分析。 分析了电机内部电流及磁链的关系，提出异步电机按定子磁链定向的电流控制方案，通过分别调节定子电流的力矩分量及与磁链幅值相关的横轴分量，使系统在保持高动态响应下实现转矩的连续平滑控制，同时避免了对转子电阻、转子时间常数的依赖，提高了系统的鲁棒性。 首次运用数学手段详细分析了定子磁链的间接观测方法，对各种观测方法的本质进行了较为严密的说明。 从理论上分析了变频器死区效应、业和高次谐波对系统性 dt能、电机及外部设备的影响。并给出了若干减少变频器负面影响的对策。 结合TI公司的TMS320F240 EVM，建立了异步电机按定子磁链定向的电流控制调速装置。在这基础上的一系列试验说明控制系统具有较好的动、静态性能和较高的抗负载扰动能力。
参考文献：
[1]. 基于DSP的异步电机磁场定向控制系统研究[D]. 尚敬. 西南交通大学. 2003
[2]. 基于磁场定向控制的交流变频调速实验平台研究[D]. 邓云飞. 哈尔滨工业大学. 2011
[3]. 异步电机矢量控制变频调速系统研究[D]. 张康. 兰州交通大学. 2013
[4]. 定子磁场定向的异步电机无速度传感器矢量控制系统研究[D]. 卢洁. 湖南大学. 2005
[5]. 基于DSP的异步电动机无速度传感器矢量控制系统的研究[D]. 张志林. 南京航空航天大学. 2007
[6]. 基于DSP的异步电机矢量控制系统的研究及实现[D]. 陈建清. 昆明理工大学. 2017
[7]. 基于DSP异步电动机矢量控制系统仿真与实验研究[J]. 江宏玲, 周成, 戴新荣, 谢芳. 电气传动. 2017
[8]. 交流电机驱动矿用自卸车矢量控制系统设计与研究[D]. 吴海辉. 湖南科技大学. 2009
[9]. 基于TMS320F2812的无速度传感器矢量控制变频调速系统的研究[D]. 张月芹. 南京航空航天大学. 2008
[10]. 交流异步电动机按定子磁链定向的电流矢量控制[D]. 谢鸿鸣. 上海大学. 2000
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