华中科技大学硕士学位论文基于DSP的全数字同步电机矢量控制系统的研制姓名：裴乐申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：林桦20080607摘要同步电机交直交调速系统拥有功率密度大、谐波污染小、控制性能理想等方面的诸多优点。同时，随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的快速发展，对同步电机控制系统得全数字化控制，先进的控制策略等技术的发展产生了巨大的推动作用。同步电机交直交调速系统已成为当今大功率电力传动研究方向之一，国内外多家机构都已经开展了对大功率同步电机交直交变频调速系统的研究，本文在国防“十五”预先研究重点项目资助下，以电励磁同步电机为研究对象，在深人研究同步电机交直交变频矢量控制技术的基础上，研制一套全数字控制的同步电机交直交变频调速系统实验装置，为进一步研究其调速性能，控制策略以及各种大功率变频器拓扑提供优良的实验平台本文首先分别建立了同步电机在A-B-C坐标系、d-q坐标系以及气隙磁场定向的M-T坐标系下的数学模型，推导了同步电机气隙磁场定向控制策略，在此基础上得到了同步电机交直交变频调速矢量控制系统结构，为实验装置的设计和研制提供理论依据。依据同步电机矢量控制原理，设计了基于DSP的全数字控制同步电机矢量控制系统试验平台，详细介绍了主电路、控制电路以及检测电路的设计与参数、器件选型，并对各部分设计进行了实验验证，试验结果证明了硬件系统设计的正确性，为后续软件系统的建立提供了可靠的研究平台。详细论述了系统闭环控制中数字PI调节器的参数设计方法，给出了同步电机矢量控制系统的软件结构。着重介绍逆变器电压空间矢量(SVPWM)算法与同步电机气隙磁场定向算法的数字化实现方法以及PI调节器的计算机实现方法。然后就软件系统设计必须注意的问题进行了介绍。最后，对本文设计的整套同步电机矢量系统进行了试验研究，试验结果表明本文设计的同步电机矢量控制系统具有良好的动、静态性能。关键词：同步电机矢量控制气隙磁场定向逆变器空间矢量IAbstractVariablefrequencyspeedsystemofsynchronousmotorwithAC-DC-ACinverterisamajorareainthedevelopmentofhigh-powerACdrivesystembecauseofitshighpowerdensity,lowharmonicpollutionaswellascontrol-performance.Meanwhile,thefastdevelopmentofpowerelectronics、micro-electronicsandmoderntheorybroughthighimpulsivelyeffectstothedevelopmentoftheadvancedcontrolstrategiesandfulldigitalcontroltechniqueforsynchronousmotor.VariablespeedsystemofsynchronousmotorwithAC-DC-ACinverterhavebeenbecameanimportantresearchdirectioninhighpowerACdrivefield.Thispapergainsthebankrollofadvancedresearchprojectof"Tenth-Five-Year-Plan"Itstakeselectricallyexcitedsynchronousmotorasthemainresearchobject.Basedonthefurtherresearchofthevectorcontroltechnology,thepapermanufacturesafulldigitalsynchronousmotorvectorcontrolsystemdevice.Thatprovidesareliableexperimentalplatformforresearchthespeedadjustingperformance,controlstrategiesandtopologyofhigh-powerinverter.FirstlythispaperestablishingthemathematicmodelsinA-B-Cframe,d-qframeandM-Tframe.Thenthegas-flux-orientedcontrolstrategieswasderived.Basedonthisthepaperobtainedthe