基于matlab的pmsm直接轉(zhuǎn)矩控制的建模方法的研究畢業(yè)論文-全文預(yù)覽
【正文】 對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛護(hù)。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師劉望蜀老師、和研究生助教吳子儀老師。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。從這里走出，對(duì)我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。166 結(jié)束語(yǔ)與傳統(tǒng)的建模方法相比采用 MATLAB 的 PMSM 直接轉(zhuǎn)矩控制的建模方法可以在 simulink 環(huán)境下建立系統(tǒng)的仿真模型并進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明：波形符合理論分析，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，具有良好得靜、動(dòng)態(tài)性能。在逆變器和 PMSM 子模塊間，接入電壓測(cè)量裝置以觀測(cè)的相間電壓，因?yàn)楫?dāng)Simulink 模塊與 PSB 模塊相連時(shí)，要求接入一個(gè)電氣測(cè)量模塊，否則仿真會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。???n=500r/min，零負(fù)載啟動(dòng)。圖 42 角度計(jì)算圖 43 磁鏈區(qū)段的確定角度 區(qū)段 角度 區(qū)段[π/2, π/6] θ6 [π/6, π /6] θ1[π/6, π/2] θ2 [π/2,5 π/6] θ3[5π/6 ,7π/6] θ4 [π/2,π/6] θ5表 2 磁鏈區(qū)段和角度的關(guān)系12圖 44 轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號(hào) 其他模型的建立按照以上相類似的方法，我們對(duì)逆變器及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)、坐標(biāo)的變換 uα 和 uβ的獲取、電機(jī)磁鏈的估算和轉(zhuǎn)矩的估算等等。進(jìn)行磁鏈估算時(shí)，磁鏈初值不宜為 0，否則，要給積分模塊賦一個(gè)初值。工具箱提供的高級(jí)設(shè)計(jì)和分析能力可以通過 Simulink 的屏蔽手段在仿真過程中執(zhí)行。用戶可以通過下拉菜單執(zhí)行仿真，或者用命令行進(jìn)行批處理。Simulink 是從底層開發(fā)的一個(gè)完整的仿真環(huán)境和圖形界面，是模塊化了的編程工具，它把 Matlab 的許多功能都設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)直觀的功能模塊，把需要的功能模塊用連線連起來就可以實(shí)現(xiàn)需要的仿真功能了。隨著Matlab 版本的不斷升級(jí)，其所含的工具箱的功能也越來越豐富，因此應(yīng)用范圍也越來越廣泛，成為涉及數(shù)值分析的各類設(shè)計(jì)不可或缺的工具。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。在控制過程中，在每一個(gè)采樣周期開始，非零導(dǎo)通時(shí)間所對(duì)應(yīng)的逆變器開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，向PMSM三相繞組供電，然后根據(jù)每相繞組的通電時(shí)間控制對(duì)應(yīng)功率開關(guān)截止。轉(zhuǎn)矩控制器輸出 0 時(shí)，將減小實(shí)際轉(zhuǎn)矩。 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 34 所示，是一個(gè)包含速度和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)系統(tǒng)。21S???? 逆變器開關(guān)時(shí)間控制模型如圖2所示，設(shè)定當(dāng)前采樣周期的定子磁鏈?zhǔn)噶繛?，下一采樣周期的定子磁sn?+1 ，所以給定轉(zhuǎn)矩和估計(jì)轉(zhuǎn)矩之間存在誤差。θ 1－θ 6 的分布見圖 33。為了獲得盡可能小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，定子的合成磁鏈空間矢量最好采圓形軌跡，參考磁鏈的幅值|ψ3s|為常量，如圖 32所示。經(jīng)過進(jìn)一步推導(dǎo)，得轉(zhuǎn)矩控制的基本方程式： (7)2sin3()24fpsepsddLTnL??????????對(duì)于隱極式永磁同步電機(jī)，l q=ld，故(7) 式可寫為： (8) 3sin2epsfdTnL???對(duì)于永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁鏈 不變，當(dāng)定子磁鏈 不變時(shí)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩只與轉(zhuǎn)矩 δ 有關(guān)。先推導(dǎo)轉(zhuǎn)矩角與電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)關(guān)系。在表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，這種電機(jī)的重要特點(diǎn)是直、交軸的主電感相等；而內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，可以保護(hù)永磁體。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)波形也有兩種：一種為正弦波；另一種為梯形波。本文中利用 MATLAB 軟件下的 Simulink 仿真工具對(duì) PMSM DTC 系統(tǒng)進(jìn)行仿真；同時(shí)還詳細(xì)地介紹了 DTC 系統(tǒng)中各控制計(jì)算單元的模型的建立，并分析控制系統(tǒng)的性能。所以直接轉(zhuǎn)矩控制策略具有控制方式簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、便于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)。由于直接在定子兩相靜止坐標(biāo)系統(tǒng)下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，將定子磁鏈與電磁轉(zhuǎn)矩作為被控制量，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩以及給定定子磁鏈與實(shí)際定子磁鏈的偏差來直接選擇電壓矢量,從而避免了矢量控制中許多復(fù)雜的矢量變換計(jì)算。由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的計(jì)算對(duì)控制系統(tǒng)性能影響較大，為了獲得滿意的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，仿真研究是最有效的工具和手段。同步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩
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