1、基于DSP對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究在電氣設(shè)備中，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)作為主要的動力設(shè)備而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、科技及社會生活的各個方面。電動機作為把電能轉(zhuǎn)化為機械能的主要設(shè)備，在實際應(yīng)用中，即要使電動機具有較高的機電能量轉(zhuǎn)換效率，又要根據(jù)生產(chǎn)機械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動機的旋轉(zhuǎn)速度，因此，電動機本體及其控制性能對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的聯(lián)系。傳統(tǒng)的直流電機調(diào)速控制已經(jīng)有幾十年的歷史，但是由于機械換向器和電刷的固有缺陷已經(jīng)逐漸推出歷史舞臺。隨著電力電子器件、微處理器、電機制造技術(shù)以及控制理論的迅速發(fā)展，使交流電機調(diào)速技術(shù)成為可能并且逐漸成熟起來。交流電機主要分為

2、感應(yīng)電機和同步電機，感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、可靠，在工業(yè)中大量被應(yīng)用，但是功率因數(shù)和效率比較低。電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是功率因數(shù)和效率很高。而采用永磁體勵磁的永磁同步電機(PMSM)具有體積小、功率密度高、效率和功率因數(shù)高等明顯的優(yōu)點，從70年代末80年代初就引起了從事電機及其驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)研究的學(xué)者和研究人員的廣泛關(guān)注。20世紀60年代以后，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要和節(jié)能的要求，促使世界各國重視交流調(diào)速技術(shù)的研究與開發(fā)。尤其是70年代以后，各項科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為交流調(diào)速創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)條件。1971年由西門子公司的F.blaschke提出的交流電機的矢量控制技術(shù)在永磁同步電機

3、上的成功應(yīng)用促進了交流傳動技術(shù)的發(fā)展。Takahashi和Depenbrock在20世紀80年代提出的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)在感應(yīng)電動機的控制中獲得了很好的效果，并且成為近20多年學(xué)者們研究的焦點。永磁同步電機和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展，以及交流伺服對于系統(tǒng)的動態(tài)與穩(wěn)態(tài)性能要求的提高，促使許多學(xué)者開始研究將永磁同步電機與直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點相結(jié)合，即PMSM-DTC，來實現(xiàn)新一代高動態(tài)與穩(wěn)態(tài)性能的驅(qū)動控制系統(tǒng)。目前對于PMSM-DTC系統(tǒng)的理論研究和實踐上的完善已經(jīng)成為國內(nèi)外許多學(xué)者研究的熱點方向。隨著PMSM-DTC系統(tǒng)的發(fā)展與完善，其在大功率驅(qū)動場合，如礦山挖掘機、冶金、軋鋼以及一些對系統(tǒng)

4、的動態(tài)性能要求比較高的場合中的應(yīng)用都具有重要的意義。二、研究內(nèi)容、研究目標(biāo)及擬解決關(guān)鍵問題1 課題研究內(nèi)容及目標(biāo) 本課題的主要研究內(nèi)容及目標(biāo)包括1）永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的研究該部分內(nèi)容主要包括：空間矢量模型、電壓和磁鏈模型以及永磁電機的電磁轉(zhuǎn)矩公式。2）永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的原理探討及系統(tǒng)仿真研究該部分內(nèi)容主要包括：永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的原理以及永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的主要特點、永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)的仿真建模研究。3）永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制數(shù)字化的實現(xiàn)該部分內(nèi)容主要包括：控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的組成以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計、直接轉(zhuǎn)矩控制的試驗等。2 課題擬解決的關(guān)鍵問題本課題的關(guān)鍵問

5、題是：通過對永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的研究以及永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制原理探討，最終實現(xiàn)數(shù)字化對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩的控制。三、本課題研究方法和技術(shù)路線本課題實行模塊化研究：（1）對永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的研究：要進行基于DSP對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的研究，就必須對永磁同步電機數(shù)學(xué)模型進行研究，通過對數(shù)學(xué)模型的分析，為直接轉(zhuǎn)矩控制的研究打下理論基礎(chǔ)。（2）對永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的原理分析與仿真建模研究：通過對PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制原理的分析以及對直接轉(zhuǎn)矩控制特點的描述，進而對PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真建模。（3）永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制數(shù)字化的實現(xiàn)，通過對控制系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計，進行直接轉(zhuǎn)矩控

6、制的仿真及試驗，四、本論文的創(chuàng)新之處（1）總結(jié)并進一步一般意義上的基于DSP的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩的控制，在重點對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型特點及永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的原理，進行了永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制數(shù)字化的實現(xiàn)。本課題對于永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩的控制具有指導(dǎo)意義和理論參考價值。（2）以永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制為依托，對永磁同步電機數(shù)學(xué)模型以及直接轉(zhuǎn)矩原理進行了分析，并對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制進行了數(shù)字化的實現(xiàn)。五、研究計劃及預(yù)期進展1 研究計劃由于對客戶畢業(yè)時間以及做課題的時間不怎么清楚，具體研究計劃的時間節(jié)點請客戶自己填寫吧。2 預(yù)期進展通過對永磁

7、同步電機數(shù)學(xué)模型以及直接轉(zhuǎn)矩原理進行了分析，最終實現(xiàn)數(shù)字化的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩的控制，并達到理想的效果。六、 預(yù)期研究成果本文以提高PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)性能為目標(biāo)展開各項研究工作，首先對國內(nèi)外PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了總結(jié)，闡述了研究永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的意義；建立永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上重點闡述了傳統(tǒng)的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的原理，搭建相應(yīng)的仿真模型。為了對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行驗證，本文應(yīng)用仿真軟件MATLAB/SIMULINK對傳統(tǒng)方法和采用智能方法的系統(tǒng)分別進行了建模，在此基礎(chǔ)上分別對兩種系統(tǒng)進行了仿真研究；最終成功地進行對永

8、磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)數(shù)字化實現(xiàn)。七 、提綱： 題目：基于DSP對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究第一章：緒論1.1 研究背景和意義1.2 永磁同步電機概況1.3 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.4 本文的主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)第二章：永磁同步電機結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型2.1 永磁同步電機結(jié)構(gòu)2.2 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型2.3 本章小結(jié)第三章：永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制理論及仿真3.1 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制理論3.2 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)3.3永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真研究3.3.1 MATLAB軟件3.3.2 SIMULINK簡介3.3.3PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真實驗

9、3.4本章小結(jié)第四章：永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制數(shù)字化的實現(xiàn)4.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1 主回路設(shè)計4.1.2 控制回路設(shè)計4.1.3 驅(qū)動保護回路設(shè)計4.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1 主程序設(shè)計4.2.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計4.3 實驗與結(jié)果分析4.3.1 實驗4.3.2 結(jié)果分析4.4 本章小結(jié)第五章 結(jié)束語致謝參考文獻八、參考文獻1李華德.交流調(diào)速控制系統(tǒng).北京:電子工業(yè)出版社,2003,236-2422王秀和.永磁電機.北京:中國電力出版社,2007,252-253,272-2763林立.永磁同步電機矢量控制變頻調(diào)速的研究.電力電子技術(shù),2005,39(2):39-414Jiefan Cu

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11、 Engineering,2006,88: 395-4026Urasaki N,Senjyu T,Uezato K,et al.Adaptive dead-time compensation strategy for permanent magnet synchronous motor drive.IEEE Trans.On Energy Conversion,2005(2):271-2807雷彥,齊蓉.永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制零矢量的應(yīng)用研究.微特電機,2008,(5):40-428唐任遠.現(xiàn)代永磁電機.北京:機械工業(yè)出版社,1997,1-11,244-2489暨綿浩.永磁同步電動機及其調(diào)速系統(tǒng)綜述和展望.微特電機,2007,(3)53-5610吳亞麟.稀土永磁同步電動機調(diào)速的研究.南平師專學(xué)報,2005,24(2):50-5311 Phakamach Phongsak, Akkaraphong Chumphol, Robust position control of a synchronous motor using discrete sliding mode model following controller, IEEE Region 10 Annual Internation