《异步电机直接转矩控制策略研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异步电机直接转矩控制策略研究（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南理工大学毕业设计（论文）说明书I摘 要继矢量控制策略之后，直接转矩控制策略是又一种高性能交流变频调速策略。然而，传统的直接转矩控制策略在转矩脉动和磁链轨迹方面存在许多不足，影响其发展和应用。针对传统的直接转矩控制策略存在转矩和磁链脉动较大，电流谐波较大，开关频率不固定等问题，本设计是在异步电动机数学模型和直接转矩控制策略理论分析的基础上，利用空间矢量脉宽调制的直接转矩控制策略，使系统性能得到有效提高。最后，以数字信号处理器 TMS320LF2407 为控制核心、异步电动机为控制对象，分别设计了直接转矩控制控制系统的硬件部分和软件部分。硬件部分包括整流电路、逆变电路、控制电路。整流电路通过整
2、流桥 6RI30G120 把三相交流转变为直流；逆变电路由智能功率模块（IPM）PM25RSB120 组成；控制电路由 TMS320LF2407 构成电压、电流采样电路和转速检测电路，以及实现异步电动机的直接转矩控制。关键字:异步电动机； 直接转矩控制； 空间矢量脉宽调制技术； 数字信号处理器河南理工大学毕业设计（论文）说明书IIABSRACTFollowing the vector control strategy, direct torque control strategy is a high-performance AC frequency control strategy. Howe
3、ver, the conventional direct torque control strategy has some deficiencies in the torque ripple and flux linkage trajectory, affecting their development and application. On the basis of the asynchronous motor mathematical models and theoretical analysis of direct torque control strategy, the design
4、makes use of the research on the stator flux observation and control strategies for the problem of the large torque and flux ripple, current harmonics and the not fixed switching frequency, and design space vector pulse width modulation direct torque control strategy in order to improve the system p
5、erformance. Finally, digital signal processor TMS320LF2407 as the core，asynchronous motor as the object, respectively, design the hardware part and software part of the Direct Torque Control System. The hardware includes a rectifier circuit, inverter circuit, control circuit. Rectifier circuit makes
6、 three-phase AC into DC; inverter circuit composes of intelligent power module (IPM) PM25RSB120; control circuits include voltage and current sampling circuit and speed detection circuit, in order to realize direct torque control of Asynchronous motor.Keywords: asynchronous motor; direct torque cont
7、rol; space vector modulation; digital signal processor河南理工大学毕业设计（论文）说明书III目 录1 引言 .11.1 交流调速技术的发展与现状 .11.2 直接转矩控制技术的发展与现状 .21.3 本课题研究的内容 .32 异步电机直接转矩控制系统设计 .42.1 异步电动机的数学模型 .42.1.1 异步电动机的三相数学模型 .42.1.2 坐标变换 .62.1.3 异步电机在静止两相正交坐标系中的动态模型 .72.2 直接转矩控制原理基本理论 .82.2.1 直接转矩控制的基本思想 .82.2.2 理想逆变器的数学模型 .92.2.
8、3 空间电压矢量与定子磁链的关系 .102.2.4 空间电压矢量与电磁转矩的关系 .112.3 直接转矩控制的系统设计 .112.3.1 磁链模型和转矩模型 .122.3.2 磁链调节器设计 .132.3.3 转矩调节器设计 .132.3.4 最优开关表 .143 基于 TMS320LF2407 处理器的硬件设计 .163.1 系统总结构 .163.2 主电路设计 .173.3 控制电路设计 .203.3.1 DSPTMS320LF2407 数字信号处理器介绍 .203.3.2 电源模块 .213.3.3 时钟电路 .233.3.4 PWM 信号电平转换和驱动电路 .233.3.5 JTAG
9、接口电路 .243.3.6 电压电流检测调理电路 .25河南理工大学毕业设计（论文）说明书IV3.3.7 转速信号检测 .264 系统软件设计 .294.1 主程序 .294.2 电机转速测量模块 .304.3 速度 PI 调节模块 .314.4 定子磁链和转矩计算模块 .324.5 电压空间矢量 PWM 波的产生 .325 总结与展望 .34参考文献 .35致谢 .36河南理工大学毕业设计（论文）说明书11 引言1.1 交流调速技术的发展与现状直流电气传动和交流电气传动于 19 世纪先后诞生，然而，在 20 世纪的绝大多数时期内，鉴于直流传动的优良控制特性，一般在高性能的调速的传动一般采用直
10、流调速。自从 20 世纪 70 年代以来，随着电力电子技术和控制理论的发展，交流电动机的控制技术取得了突破性的成果，高性能的异步电动机调速系统得以广泛的推广应用。由于交流电机是强耦和，多变量的非线性系统。相对于直流电机，实现良好的转矩控制是非常困难的。交流电机的高性能调速方法一般是变频调速。它不但能实现无级调速，并且随着负载的特性不同，通过适当调节电压、频率的关系，可使电机始终高效运行以及获得良好的动态特性，比如低起动电流、高起动转矩。交流调速控制技术的发展经历了电压和频率协调控制、速度闭环转差率控制到矢量控制、直接转矩控制，控制理论的发展使调速系统性能不断提高。电压-频率协调控制是指调速时在
11、基频以下使电压幅值与频率的比值保持恒定，实现恒转矩调速运行；在基频以上调速时，输出电压维持在额定值，使磁通与频率成反比减少，实现弱磁恒功率调速运行。其调速系统结构简单，只能满足一般的调速要求不高的场合。转速闭环转差率调速采用转速闭环控制，给定转速和检测的转速偏差经 PI 调节器得到转差率。转速闭环反馈，转差频率控制是基于异步电动机稳态数学模型，动态时磁通不恒定，因此将影响系统实际动态性能。20 世纪 70 年代西门子工程师 F.Blashcke 首先提出异步电机矢量控制，用于解决交流电机转矩控制问题，其主要思路是基于坐标变换把三相系统简化为两相系统，再按转子磁场定向的同步旋转变换，实现定子励磁分量和转矩分量之间解耦，从而实现交流电机的磁链和转矩分别控制，并且获得与直流调速系统相似的动、静态特性。20 世纪 80 年代，德国 Depenbrock 教授于提出直接转矩控
