基于FPGA的五相PMSM驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、本課題以多相永磁同步電動機(PMSM)系統(tǒng)的研制為工程背景，研究了基于FPGA的五相PMSM的驅(qū)動控制方法。盡管目前生產(chǎn)的規(guī)?；?、標準化確保了三相電機的經(jīng)濟性，使得它在未來相當長一段時間內(nèi)仍將被繼續(xù)使用，但是其在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的統(tǒng)治地位已經(jīng)受到了挑戰(zhàn)。在低壓、大功率、高可靠性等應(yīng)用場合，如核電站循環(huán)水電動機、電動/燃料混合動力車輛、航空航天、電動機車的牽引系統(tǒng)以及海軍艦船電力推進系統(tǒng)等，多相電機系統(tǒng)體現(xiàn)出了遠優(yōu)于三相系統(tǒng)的更好的性能。因

2、此對于多相電機系統(tǒng)的研究受到愈加廣泛的關(guān)注，逐漸成為近年來研究的熱點。
　　論文首先對多相繞組的時空諧波磁勢進行了分析，指出繞組內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢的時空條件；在此基礎(chǔ)上對正弦繞組和含三次諧波繞組的五相永磁同步電動機進行建模，推導了派克變換矩陣，建立了在旋轉(zhuǎn)坐標系下的派克方程，為多相電機的控制方法研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次，通過對五相電機諧波磁勢與數(shù)學模型的分析，對兩種不同結(jié)構(gòu)的五相永磁同步電動機提出了兩種不同的矢量控制方法，

3、對正弦繞組五相永磁同步電動機系統(tǒng)提出了一種改進的控制方法，對含三次諧波繞組五相永磁同步電動機系統(tǒng)提出采用注入三次諧波電流方法提高電機轉(zhuǎn)矩輸出能力的控制方式，并給出了三次諧波注入的幅值和相位條件。仿真對比分析了兩種控制方法在電機轉(zhuǎn)矩輸出方面的差別。
　　再次，對兩種不同結(jié)構(gòu)五相永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng)中脈寬調(diào)制技術(shù)進行了研究。提出對于正弦繞組五相永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)可采用空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方式，并對傳統(tǒng)的SVP

4、WM方式進行了分析，指出其在電壓利用率及電壓諧波含量上的不足，進而提出一種優(yōu)化的SVPWM算法；對于含三次諧波繞組五相永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，首先就SVPWM方式在此種控制方式下的適用性進行了分析，指出SVPWM方式無法滿足系統(tǒng)需要，進而提出采用SPWM方式作為脈寬調(diào)制方案。
　　最后，設(shè)計了含三次諧波繞組五相永磁同步電動機，搭建了五相永磁同步電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件平臺，編寫了基于FPGA的系統(tǒng)軟件代碼，對論文提出的矢量控制方