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船用永磁同步电机数字控制系统设计
| 论文题名： | 船用永磁同步电机数字控制系统设计 |
| 关键词： | 船用永磁同步电机;直接转矩;空间矢量脉宽调制;数字控制系统 |
| 摘要： | 船舶电力推进技术因具有调速范围广、安装方便、操作灵活等优点，得到了世界造船强国的广泛应用。而永磁同步电机具有功率密度大、运行效率高、控制性能好等优点，非常适宜作为电力推进船舶的推进电机，因此，针对其控制系统的研究具有重要的理论意义和实践价值。本文以永磁同步电机为控制对象，主要对其直接转矩控制理论进行深入分析研究，在此基础上设计永磁同步电机控制系统。 文章首先概述了船舶电力推进技术与永磁同步电机的研究现状。根据永磁同步电机的数学模型，引入直接转矩控制的基本方法，分析基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制实现方法。 其次基于提高永磁同步电机功率因数和运行效率的目的，分析功率因数角与定子磁链的关系，结合空间矢量脉宽调制技术研究一种磁链自适应单位功率因数直接转矩控制方法，详细推导其实现过程，特别是给定定子磁链幅值计算方法，并在 Matlab/Simulink平台建立磁链自适应单位功率因数控制仿真模型，分析仿真结果，表明了控制方法能使电机在单位功率因数状态下工作。 接着针对永磁同步电机直接转矩控制中转矩脉动较大问题，研究反馈线性化算法并确定精确线性化条件，设计反馈线性化控制器，结合空间矢量脉宽调制技术，实现反馈线性化直接转矩控制方法，并建立仿真模型，仿真分析表明反馈线性化的引入使控制系统转矩脉动有效降低。 然后结合磁链自适应直接转矩控制方法与反馈线性化直接转矩控制方法，研究基于磁链自适应的永磁同步电机反馈线性化直接转矩控制策略，在提高功率因数的同时可有效降低转矩脉动。建立其仿真模型，仿真分析表明了控制方法能实现电机在单位功率因数状态下运行并且降低了转矩脉动。 最后设计永磁同步电机控制系统。以 DSP2812为控制核心构建控制系统，并设计主电路、驱动和隔离电路、信号检测电路以及保护电路等。在CCS3.3开发环境下完成软件系统程序的编写，包括控制系统主程序、中断子程序和故障保护程序等。通过实验平台的搭建，对本文设计的控制系统进行实验测试，得到部分实验波形，并分析实验结果，验证了直接转矩控制策略的有效性。 |
| 作者： | 高川 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 冯友兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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