基于DSP的电动车用PMSM的控制方法

基于 DSP的电动车用 PMSM的 控制方法 学生：陈珍敬 指导教师：王立欣 1.1 课题的来源 本课题是 863重大专项红旗混合动力轿车 电机及其控制系统中的一个子部分。 主要完成的任务： 1成功研制逆变桥驱动及控制的多路 RCC开关电源； 2成功实现对永磁同步电机的开环、速 度闭环和双闭环的控制。 所有的工作都是实物调试，不做仿真！ 1.2 电机控制的目标 在给定电压和负载的条件下，使电机快 速平稳的启动，并使运行电流达到最小。 2. 控制电机的基本思路 电机是电磁耦合装置，对电机的控 制本质上是对电机磁场的控制。由于磁 场和电流直接相关，因此对磁场的控制 可以等效成对电流的控制。同时，通过 对电压的控制可以间接控制电流。 电压电流磁场电机 矢量控制理论 交流电机的数学模型是一个高阶、非线 性、强耦合的多变量系统。然而，在理 论上，经过坐标变换等数学上的处理， 可以对模型进行解耦。可以证明，在磁 场定向坐标上，将电流矢量分解成产生 磁通的励磁电流分量和转矩电流分量， 由于彼此垂直，不存在耦合，进而可以 分别调节，从而可以像控制直流电机那 样来控制同步电机。 矢量控制理论（续） 在使转子磁场保持恒定不变的前提下， 电机的电磁转矩只和转矩电流分量相关， 控制好转矩电流分量就可以直接控制好 电机。 4.1.2 控制系统的设计与实现 D S P 控 制 器 逆 变 器 P M S M电 源 给 定 负 载 位 置 与 速 度 、 电 流 传 感 器 系统整体框图 矢量控制原理图 3 - p h a s e i n v e r t e r 位 置 与 速 度 传 感 器 P I P I P I d , q d , q a , b , c S V P W M S P S M M o t e r V D C q d 永磁同步电动机的速度 FOC控制过程 首先，根据检测到的电动机转速和输入的参考 转速，依据转速和转矩的关系，通过速度 PI控制器 计算得到定子电流的参考输入。定子相电流 ia和 ib 通过相电流检测电路提取出来，然后用 Clarke变换 将它们转换到定子两相坐标系中，再使用 Park变换 将它们转换到 d-q旋转坐标系中。 d-q坐标系中的电 流信号再与它们的参考输入 isdref和 isqref相比较， 其中 isdref 0，通过 PI控制器获得理想的控制量。 控制信号再通过 Park逆变换，送到 SVPWM逆变器 中，从而得到控制定子三相对称绕组的实际电流。 外环速度环产生了定子电流的参考值，内环电流环 得到实际控制信号，从而构成一个完整的速度 FOC 双闭环系统。 双闭环下的转速启动和 稳态电流曲线 单转速环下的转速启动和 稳态电流曲线 变频器运行方式下的转速启动和 稳态电流曲线 RCC电源原理图 1 0 0 0 / 5 0 0 . 1 2 2 0 / 2 5 7 8 1 5 1 0 0 0 / 5 0 0 . 1 2 2 0 / 2 5 7 8 1 5 1 0 0 0 / 5 0 0 . 1 2 2 0 / 2 5 7 8 0 5 1 0 0 0 / 5 0 0 . 1 2 2 0 / 2 5 7 8 0 5 2 2 0 / 5 0 2 k 0 . 1 2 2 0 / 5 0 2 k 0 . 1 2 2 0 / 5 0 2 k 0 . 1 2 2 0 / 5 0 2 k 0 . 1 D 1 0 1 4 0 0 7 C 1 0 1 0 . 1 / 6 3 0 R 1 0 2 1 2 0 k / 1 W R 1 0 1 2 0 0 k / 1 W R 1 0 3 2 0 0 k / 1 W C 1 0 0 2 2 0 u / 4 5 0 V C 3 1 5 0 C 1 0 2 0 . 1 / 2 5 0 R 1 0 5 5 1 / 1 W 5 8 1 9 D Z 1 0 1 5 . 1 V / 1 W C 1 0 3 2 2 0 / 2 5 R 1 0 4 3 6 0 / 1 W 致谢 在此特别感谢王立欣老师，感谢他能够 让我参与这样一个有挑战性也很有趣的 课题，并为我提供毕业设计所需的一切 实验设备和实验条件。 在课题的调试阶段得到朱宏伟博士的帮 助和指导，在此表示诚挚的谢意！