DSP矢量控制变频调速系统设计+文献综述(4)
直流电机由于励磁磁场和电枢磁场完全解耦，可以独立控制，因此直流调速系统调速平滑、易于控制，具有良好的调速性能，在传统电机控制领域一直占据主导地位。交流电机则不同，其电流、电压、磁通和电磁转矩各量处于相当复杂的耦合关系之中，所以一般的调速方式很难达到和直流电机一样的控制效果。但是，随着电力电子技术、现代控制理论、数字控制技术等的发展，交流调速系统的性能不断提高，其逐步代替直流调速的时代已经到来。交流变频调速以其优异的调速和起、制动性能，高效率和节电效果，被国内外公认为最有前途的调速方式，成为当今节电、改善环境和推动技术进步的一种主要手段。在交流变频传动的大背景下，矢量控制方法的提出，使交流传动系统的动静态性能得到了显著的改善。可见，本设计试图研究的基于转子磁场定向的矢量控制变频调速系统具有重要的理论和实践意义。
1.3 论文主要内容及结构安排
本论文主要研究内容是基于异步电机转子磁链定向的矢量控制系统。课题要求在了解了矢量控制技术的基本原理和方法（坐标变换、转子磁场定向、磁链和转矩的解耦控制等）的基础上，对NMCL-13B电机研究型变频调速系统实验平台进行开发研究。论文研究了矢量坐标变换控制基本原理、异步电动机在不同坐标系下数学模型、转子磁链估计方法、空间矢量调制（SVPWM）技术及按转子磁链定向的矢量控制系统，实现了基于Matlab/Simulink的矢量控制系统仿真及基于TMS320F2812—DSP芯片的异步电动机矢量控制变频调速系统的设计。
论文结构安排如下：
第一章为绪论。简单介绍矢量控制变频调速及其相关技术的发展状况及课题的研究背景、研究意义。
第二章为矢量控制理论内容。介绍了异步电动机基于三相坐标系及dq 坐标系下的动态数学模型，矢量控制的基本思想及其系统组成等内容。
第三章为电压空间矢量（SVPWM）调制。详细介绍了SVPWM的理论内容、实现算法及其在Matlab/Simulink中模型的搭建及仿真分析。
第四章为矢量控制系统的Simulink仿真。介绍了控制系统的各部分在Simulink中的模块实现，并按照系统原理图组合成仿真模型，设置相关参数得到仿真结果并进行分析。
第五章为基于DSP的SVPWM矢量控制系统的软硬件设计。简单介绍了控制系统的硬件组成和软件实现。硬件部分包括主控芯片TMS320F2812—DSP芯片的介绍、系统功率主回路部分、检测电路部分及其他相关外围电路的硬件设计。软件部分主要包括主程序及下溢中断服务子程序的设计。
第吹冰章为结论与展望部分。为全文所作研究进行了概括性总结，提出了本论文研究中的不足和需要改进的地方，并简单展望了异步电机新型控制方案。
2矢量控制理论
异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案。矢量控制系统是已经获得成熟应用的一种基于动态模型的高性能交流电机调速系统，矢量控制通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，然后模仿直流电动机控制策略设计控制系统，研究表明矢量控制调速系统可获得优良的静、动态性能 。
2.1 异步电动机动态数学模型
基于稳态数学模型的异步电动机调速系统虽然能够在一定范围内实现平滑调速，但对于需要高动态性能的控制对象，就不能满足要求了。要实现高动态性能的调速系统，必须依据异步电动机的动态模型来设计。