基于DSP的五相永磁同步电机驱动系统研究

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近年来,随着全世界化石能源的日益减少以及环境恶化问题的日益严峻,使得能源短缺与环境保护问题成为了全社会广泛关注的焦点。为了有效应对上述问题,全球各国对新能源领域都展开了广泛研究。而在城市交通方面,相比较于传统汽车对化石能源的大量消耗,以清洁能源作为动力的新能源汽车作为一种新兴的交通工具正逐渐进入大众的视线。新能源汽车不仅可以减少人类对于不可再生能源的消耗,同时也可以缓解环境污染带来的压力。在使用场合方面,由于新能源汽车的使用场合以城市与城郊为主,故相对拥堵的道路环境使得汽车需要频繁的进行启动和制动。因此,如何在这一工况下实现对新能源汽车驱动系统的有效控制将是非常关键的,而全球科学家也正在对电机驱动技术进行不断地研究与探索。近年来,由于DSP芯片技术的不断发展,其高运算速度、高可靠性、强可扩展性等特点使得基于DSP的电机控制方法可以对新能源汽车驱动系统进行有效控制,因此在新能源汽车领域得到了研究人员的高度重视。通过对于上述研究背景的了解,本课题选择对基于DSP的五相永磁同步电机驱动系统进行研究,本文首先对永磁同步电机的工作原理进行介绍,并搭建实验电机的数学模型;其次,对五相永磁同步电机部分控制策略进行了理论分析与仿真实验,并通过分析比较不同控制策略的仿真波形,对不同控制策略的优缺点进行讨论;进而,在实验验证方面,本文基于DSP最小系统板对五相电机驱动系统的硬件电路进行了设计与制作;最后,通过编写相关控制算法程序,完成五相永磁同步电机的控制实验,完成对理论研究的验证。本文的具体工作有以下几个方面:1、首先阐述五相永磁同步电机的工作原理,并对实验电机的基本结构进行介绍。然后,根据五相电机的相关参数公式搭建实验电机的数学模型,并以此为基础进行后续的仿真搭建与实验验证;2、根据传统三相永磁同步电机驱动系统控制的经典理论,对五相永磁同步电机驱动系统的部分调制方法进行理论研究。调制方法主要包括:电流滞环跟踪矢量调制方法、电压空间矢量调制方法以及载波调制方法;3、根据上述对于五相永磁同步电机调制方法的理论研究,基于Matlab/Simulink软件对实验电机的驱动系统进行仿真模型的搭建,并通过比较不同调制方法的仿真波形,从而讨论不同调制方法的一般性特点。4、在完成上述理论研究的前提下,本文对五相永磁同步电机驱动系统进行了相关实验验证。本文首先对实验电机驱动系统的控制平台进行设计加工;然后基于TMS320F28335型DSP主控制芯片,对五相永磁同步电机驱动系统的硬件电路进行设计;最后,完成对于实验程序的编写及相关参数的调试,并对上述理论分析进行实验验证;5、对本论文的研究内容进行分析与总结,同时根据现阶段的研究成果对本课题进行展望。
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