基于DSP的三相交流电机的矢量控制系统的理论研究和仿真

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:xiaoxz
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随着电力电子技术,微处理器技术以及新的电机控制理论的发展,交流调速性能得到日益提高。变频调速技术的出现使交流调速系统有取代直流调速系统的趋势。但是国民经济的快速发展要求交流变频调速系统具有更高的调速精度,更大的调速范围和更快的响应速度,通用变频器已经不能满足工业应用的需求,而交流电机矢量控制调速系统能够很好的满足这个要求。矢量控制,能够更好实现交流电机电磁转矩的直接控制,本文对三相交流异步电机的矢量控制系统进行了研究和分析,以高性能数字信号处理器为硬件平台设计了基于DSP的三相交流异步电机的矢量控制系统,并分析了逆变器死区效应的产生,实现了逆变器死区的补偿。本文首先介绍了交流调速及其相关技术的发展,变频调速的方案以及国内外对矢量控制的研究状况。以三相交流异步电机在三相静止坐标系下的数学模型为基础,通过Clarke变换和Park变换得到三相交流异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型,并利用转子磁场定向的方法,对该模型进行分析,设计了转子磁链观测器,以实现交流电机电流的有效解耦,得到定子电流的转矩分量和励磁分量。然后仿照直流电机的控制方法,设计了电机电流与速度双闭环控制系统。并且以DSP为主控制器,在此基础上实现了矢量控制算法,论述了电压空间矢量调制的原理和方法,并对其进行了改进,对逆变器的死区进行了补偿。最后利用MATLAB/SIMULINK软件对异步电动机SVPWM矢量控制系统进行建模和仿真,取得了较好的效果,仿真结果表明:SVPWM调制时电机电流的谐波小,电压利用率高,电机的高频噪声低。整个研究表明基于转子磁场定向的矢量控制任系统,结构简单,电流解耦方便,动态性能好,精度较高,能够基本满足现代交流电机控制系统的转矩和速度要求。
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