论文部分内容阅读
脉宽调制(PWM)控制技术已成为交流调速系统中逆变技术的控制核心,目前逆变器控制算法的最终实现基本上是以PWM控制方式完成的。空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)不仅使得交流电机转矩脉动降低、电流波形畸变减小,而且与正弦脉宽(SPWM)技术相比直流电压利用率提高,并更易于数字化实现,因此在电机变频调速、有源滤波器中的跟踪电流控制等领域有很广泛的应用。永磁同步电动机(PMSM)具有功率密度高、转子转动惯量小、运行效率高等优点。以SVPWM为关键控制技术的永磁同步电动机矢量控制系统更是被广泛应用于数控机床、伺服系统、机器人等领域,前景广阔。
论文首先综述了电力电子技术、PWM控制技术和永磁同步电动机调速系统的研究发展概况与趋势。
其次在分析了SVPWM原理及其实现的基础上,研究了SVPwM在PMSM矢量控制系统中的死区效应及补偿策略。按电流方向的不同,分析了死区效应对空间电压矢量脉宽调制逆变器控制的永磁同步电机输出波形的影响。根据电流空间矢量图将三相电流分成6个区域,并在各区域中按电流方向对三相输出电压进行补偿。通过实验表明,该方法避免了增加系统软硬件复杂程度,补偿效果明显。
再次分析了PMSM矢量控制系统结构,推导了PMSM的数学模型,在Matlab/Simulink软件平台上构建了SVPWM和IPMSM矢量控制系统的仿真模型,并对仿真结果进行了分析。开发了以DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心,以PMSM为负载的三相逆变器实验平台,对电机转子位置和速度信号采样电路的设计进行研究,提出了利用锁相环技术对光电编码器的位置信号进行倍频细分技术,在硬件改动量最小的情况下提高了系统分辨率,优化了系统性能。
最后对永磁同步电机矢量控制系统进行全数字化实时控制的设计,调试了速度位置检测、电流检测、PI调节、坐标变换等应用模块。对所做研究进行了总结,并对今后的工作方向进行了展望。