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1、基于 DSP的電動(dòng)車用 PMSM的 控制方法 學(xué)生：陳珍敬 指導(dǎo)教師：王立欣 1.1 課題的來源 本課題是 863重大專項(xiàng)紅旗混合動(dòng)力轎車 電機(jī)及其控制系統(tǒng)中的一個(gè)子部分。 主要完成的任務(wù)： 1成功研制逆變橋驅(qū)動(dòng)及控制的多路 RCC開關(guān)電源； 2成功實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的開環(huán)、速 度閉環(huán)和雙閉環(huán)的控制。 所有的工作都是實(shí)物調(diào)試，不做仿真！ 1.2 電機(jī)控制的目標(biāo) 在給定電壓和負(fù)載的條件下，使電機(jī)快 速平穩(wěn)的啟動(dòng)，并使運(yùn)行電流達(dá)到最小。 2. 控制電機(jī)的基本思路 電機(jī)是電磁耦合裝置，對(duì)電機(jī)的控 制本質(zhì)上是對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)的控制。由于磁 場(chǎng)和電流直接相關(guān)，因此對(duì)磁場(chǎng)的控制 可以等效成對(duì)電流的控制。同時(shí)，通
2、過 對(duì)電壓的控制可以間接控制電流。 電壓電流磁場(chǎng)電機(jī) 矢量控制理論 交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線 性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。然而，在理 論上，經(jīng)過坐標(biāo)變換等數(shù)學(xué)上的處理， 可以對(duì)模型進(jìn)行解耦?？梢宰C明，在磁 場(chǎng)定向坐標(biāo)上，將電流矢量分解成產(chǎn)生 磁通的勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量， 由于彼此垂直，不存在耦合，進(jìn)而可以 分別調(diào)節(jié)，從而可以像控制直流電機(jī)那 樣來控制同步電機(jī)。 矢量控制理論（續(xù)） 在使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)保持恒定不變的前提下， 電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩只和轉(zhuǎn)矩電流分量相關(guān)， 控制好轉(zhuǎn)矩電流分量就可以直接控制好 電機(jī)。 4.1.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) D S P 控 制 器 逆 變 器 P M S M電
3、 源 給 定 負(fù) 載 位 置 與 速 度 、 電 流 傳 感 器 系統(tǒng)整體框圖 矢量控制原理圖 3 - p h a s e i n v e r t e r 位 置 與 速 度 傳 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 永磁同步電動(dòng)機(jī)的速度 FOC控制過程 首先，根據(jù)檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸入的參考 轉(zhuǎn)速，依據(jù)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，通過速度 PI控制器 計(jì)算得到定子電流的參考輸入。定子相電流 ia和 ib 通過相電流檢測(cè)電路提取出來，然后用 Clarke變換 將它們轉(zhuǎn)換到定子兩相坐標(biāo)系中，
4、再使用 Park變換 將它們轉(zhuǎn)換到 d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。 d-q坐標(biāo)系中的電 流信號(hào)再與它們的參考輸入 isdref和 isqref相比較， 其中 isdref 0，通過 PI控制器獲得理想的控制量。 控制信號(hào)再通過 Park逆變換，送到 SVPWM逆變器 中，從而得到控制定子三相對(duì)稱繞組的實(shí)際電流。 外環(huán)速度環(huán)產(chǎn)生了定子電流的參考值，內(nèi)環(huán)電流環(huán) 得到實(shí)際控制信號(hào)，從而構(gòu)成一個(gè)完整的速度 FOC 雙閉環(huán)系統(tǒng)。 雙閉環(huán)下的轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和 穩(wěn)態(tài)電流曲線 單轉(zhuǎn)速環(huán)下的轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和 穩(wěn)態(tài)電流曲線 變頻器運(yùn)行方式下的轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和 穩(wěn)態(tài)電流曲線 RCC電源原理圖 1 0 0 0 / 5 0 0 . 1 2 2 0
5、 / 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 致謝 在此特別感謝王立欣老師，感謝他能夠 讓我參與這樣一個(gè)有挑戰(zhàn)性也很有趣的 課題，并為我提供畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的一切 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件。 在課題的調(diào)試階段得到朱宏偉博士的幫 助和指導(dǎo)，在此表示誠(chéng)摯的謝意！
基于DSP的電動(dòng)車用PMSM的控制方法
