永磁无刷直流电机矢量控制—答辩PPT.答案
合集下载
chap07永磁无刷直流电机精选PPT课件
直流电动机的不足
解决措施：
电刷的磨损与维护； 机械式换向火花，限制了应用场合； 难以实现高速运行；
通过电力电子式逆变器完成直流到交流的转换； 通过转子位置传感器检测转子位置，完成换向片与电刷的作
用，以决定换流时刻； 考虑到实现的方便性，定、转子位置颠倒，组成反装式直流
电动机。
河南科技大学电信学院
3）再转过120度，C相导通。
河南科技大学电信学院
15
A相通电
Ff
Ff
Fa
7.永磁无刷直流电机
上述过程可以看成按一定顺序换相通
电的过程，或者磁场旋转的过程，定
子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁
场是跳跃运动的，一周内有三种状态， 每种磁场状态持续120°，他们跟踪 转子并与转子的磁场相互作用，产生
驱使转子旋转的电磁转矩。
河南科技大学电信学院
21
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
H3 转子位置传感器
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
河南科技大学电信学院
18
7.永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T磁场。因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。
减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六 状态。
河南科技大学电信学院
17
7.永磁无刷直流电机
➢二相导通星形六状态
V1
D1 V3
US
V4
V6
D4
D3 V5
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究-答辩PPT
• 运动方程
Tem-TL-Bw=J
dw dt
ea B
ea
Ia 210o 330o
0 30o 150o
θ
• 图3 永磁无刷直流电动机 的磁场，反电动势和相电 流波形
六 仿真模型
在Matlab6.5\Simulink环境下，在分析数学模型的基 础上，提出了控制系统仿真模型的方法，系统设计框图如 图7所示。
3
1
1.19116922 1.19093329
9
9
1.16171735
1.15979059 2
1.32068864
1.13112514 6
1.00862087 7
1.11795241
1.16969963 1.17001420
5
8
1.15982083 1.15919169
9
4
相绕组互感(mH) 空载时 负载时
根据三相绕组电流 的对称性，可以导出 B相电流一个周期内的 电流波形的解析表达式
2U 2 E
3R
2 E 2U 3R
t
e , 0 t t1
U
2E 2R
(U 2 E )( R I s U 2 R (3 R Is U
2E 2E )
)
e
t t1
, t1
t
t2
U
4E 3R
0
-10 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Time(s)
C
B
A
10
0
-10 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 40 20 0
-20 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 20 0
永磁无刷直流电机调速系统的设计答辩PPT
LOGO
04 永磁直流无刷电机控制系统的软件设计
RS485部分软件设计
➢ 实现：
软件设计部分主要介绍了系统软件部分 的设计，包括RS485接口和看门狗电路的重 要性，以及其他常用的程序。虽然篇幅有限 ，但作者通过学习和研究，对软件设计有了 初步的了解，并学会了绘制程序设计图。这 个程序的设计为今后的工作和研究奠定了良 好的基础。
03
02永磁直流无刷电机的运行原理
位置检测方法
位置传感器用于检测永磁直流无刷电机转子的位置，常见的位置检测方法 包括磁式、光电式和霍尔单元式传感器，其中霍尔单元式传感器具有结构简单 、体积小、价格低廉和可靠性高等优点,因此用霍尔单元型位置传感器来检测电 机的转子位移是一个不错的方法。
04
03
硬件设计
调整占空比来控制电机的相电流，提高调速效果并压制电流波动。
02
运行原理
02永磁直流无刷电机的运行原理
简介
传统的直流电机存在电刷和换向器的问题，导致火花和易损坏 ，而交流电机没有这些问题，但缺乏直流电机的优势。因此，永磁 直流无刷电机的研究旨在兼具直流电机和交流电机的优势，实现高 响应、大起动转矩和宽调速范围。
汇报完毕，谢谢!
03永磁直流无刷电机控制系统的硬件设计
（永磁直流无刷电机的选择）
（永磁直流无刷电机的选择）
该设计阐述了基于PWM控制的 DC无刷电动机的原理性解释，选择 了SCE公司的23L97型直流无刷电动 机作为控制对象，采用调压调速方 法，并通过公式计算速度变化。
该系统选择了Motorola公司的 MPM3003作为驱动芯片，它具有稳定的 运行和过载保护功能，与电机和控制芯 片相融合，实现三相全调频驱动。
题目：永磁无刷直流电机调速系统的设计
直流无刷电动机控制系统设计论文答辩
8 7 6 5
D C4
1 2 3 4
x w v u
a b c d
8 7 6 5
+5 V
C8 20 0uf
C9 20 0uf
-5 V
C7 20 0uf
G ND 1
C 12 20 0uf
G ND 2
C6 20 0uf
G ND 3
C 11 20 0uf
G ND 4
C 15 20 0uf
C 16 20 0uf
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
M C LR /V PP
R B7 /P GD
R A0 /A N 0
R B6 /P GC
R A1 /A N 1
R B5
R A2 /A N 2 /VR EF -/C VR EF R B4
R A3 /A N 3 /VR EF +
O SC 1/CL K1
R D5 /P SP5
O SC 2/CL KO
R D4 /P SP4
R C0 /T 1 O SO /T 1 C K1 R C7 /R X /D T
R C1 /T 1 O SI/C C P2 R C6 /T X/C K
R C2 /C C P1
R C5 /S D0
R C3 /S CK /SC L R C4 /S DI/SD A
因此出现了直流无刷电动机。
返回
研究背景
发展状况
1、用整流管代替机械电刷 2、用晶体管换向线路代替机械电刷 3、稀土材料的发展 4、电力半导体器件飞速发展，如GTR、GTO、
MOSFET、IGBT等
返回
研究背景
永磁无刷直流电机(电机控制)PPT课件
深圳大学轨道. 交通学院
18
永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
1200
60 0
深圳大学轨道. 交通学院
19
永磁无刷直流电机
(T6、T1) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
6
永磁无刷直流电机
V1
D1 V3
D3 V5
U
V4
V6
V2
D4
D6
控制电路
直 流 电 源
电 子 开 关
D5
ia
Z
Ci c
D2 H1 H2
A
X 永磁
Y 电机
ib B
定子绕组采用 整距、集中绕 组
永磁体粘接至 转子表面，呈
H3
隐极式结构
转子位置传感器
输 出
电 动 机
位 置 传 感 器
永磁无刷直流电动机的原理框图
子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁
场是跳跃运动的，一周内有三种状态，
每种磁场状态持续120°，他们跟踪转
子并与转子的磁场相互作用，产生驱
使转子旋转的电磁转矩。
B相通电
F a'
C相通电
A相通电
Ff
Fa
F 30° f
150°
Fa
Fa
Ff
深圳大学轨道. 交通学院
16
A相通电
Ff
Ff
Fa
永磁无刷直流电机
B相通电
➢ 根据左手定则，线圈 在这个转矩作用下将 按逆时针方向旋转
➢ 当载流导体转过180 度后，借助电刷-换 向片改变导体中电流 方向
专题7直流无刷电机控制ppt课件
换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上， 组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。
电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
有刷电机定子有两个磁极，小电机直接使用永磁体做励磁磁场，大功率电机用励磁线圈 产生的电磁铁。
使用三极管或者MOS管搭建的H桥驱动电路，可以实现有刷电机速度和方向控制。
电机按一定方向转动时，3个霍尔的输出会按照6步的规律变化，见图
结合之前介绍的BLDC六步控制，在每个霍尔信号都对应一个BLDC控制步，使得BLDC旋 转一个角度，这样可以制作下表：
特别注意，一般BLDC厂家都会给出一个霍尔传感器和绕组得电情况对应关系表，不一定跟上面 两个表都完全对应一致，但是原理分析都是一致的。
然后，MOS管驱动IC这里用到IR2110S。R2110芯片体积小(SOIC-16)，集成度高(可驱动同 一桥臂两路)，响应快( ton /tof = 120/94 n s )，偏值电压高(<600 V )，驱动能力强，内设
欠压封锁，而且易于调试，并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电 容上电，使得驱动电源路数目较其他IC驱动大大减小。对于BLDC驱动需要6个桥臂，需 要用到3片IR2110S来驱动，虽然如此也是仅需要一路10~20V电源，从而大大减小了控制 变压器的体积和电源数目,降低了产品成本,提高了系统的可靠性。 NMOS管的导通基本条件就是VGS大于一定的阈值电压VGS(th)，IRF540的VGS(th)是4V(最 大值)。我们为IR2110S设计的电源电压为15V，IR2110S的低端驱动，即驱动Q6的IRF540， 很容易就实现NMOS管驱动条件。对于高端驱动，即驱动Q5的IRF540，就需要“自举电 路”的支持，自举电路通俗点就是升压电路，电路中的D7二极管和C13电容用于自举电 路，简单来说在该电路中，自举电路的作用是使得IR2110S高端驱动，即IR2110S的第8引 脚HO输出信号可以满足大于VGS(th) 。
电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
有刷电机定子有两个磁极，小电机直接使用永磁体做励磁磁场，大功率电机用励磁线圈 产生的电磁铁。
使用三极管或者MOS管搭建的H桥驱动电路，可以实现有刷电机速度和方向控制。
电机按一定方向转动时，3个霍尔的输出会按照6步的规律变化，见图
结合之前介绍的BLDC六步控制，在每个霍尔信号都对应一个BLDC控制步，使得BLDC旋 转一个角度，这样可以制作下表：
特别注意，一般BLDC厂家都会给出一个霍尔传感器和绕组得电情况对应关系表，不一定跟上面 两个表都完全对应一致，但是原理分析都是一致的。
然后，MOS管驱动IC这里用到IR2110S。R2110芯片体积小(SOIC-16)，集成度高(可驱动同 一桥臂两路)，响应快( ton /tof = 120/94 n s )，偏值电压高(<600 V )，驱动能力强，内设
欠压封锁，而且易于调试，并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电 容上电，使得驱动电源路数目较其他IC驱动大大减小。对于BLDC驱动需要6个桥臂，需 要用到3片IR2110S来驱动，虽然如此也是仅需要一路10~20V电源，从而大大减小了控制 变压器的体积和电源数目,降低了产品成本,提高了系统的可靠性。 NMOS管的导通基本条件就是VGS大于一定的阈值电压VGS(th)，IRF540的VGS(th)是4V(最 大值)。我们为IR2110S设计的电源电压为15V，IR2110S的低端驱动，即驱动Q6的IRF540， 很容易就实现NMOS管驱动条件。对于高端驱动，即驱动Q5的IRF540，就需要“自举电 路”的支持，自举电路通俗点就是升压电路，电路中的D7二极管和C13电容用于自举电 路，简单来说在该电路中，自举电路的作用是使得IR2110S高端驱动，即IR2110S的第8引 脚HO输出信号可以满足大于VGS(th) 。
答辩ppt-电机转速控制
电机转矩与转速的关系
在电机运行过程中，转矩与转速之间存在一定的关系。当负载转矩增加时，电机转速会下降；反之， 当负载转矩减小时，电机转速会上升。因此，通过控制电机的转矩，也可以实现对电机转速的控制。
电机转速控制的数学模型
传递函数模型
将电机转速控制系统看作一个黑箱子，通过输入输出关系建立其传递函数模型。 该模型可以描述系统对输入信号的响应特性，从而用于分析和设计控制系统。
变极调速
通过改变电机的磁极对数来实现电机转速的控制。变极调 速方法简单、成本低，但调速范围有限，且只能实现有级 调速。
转矩控制
通过控制电机的转矩来实现对电机转速的控制。转矩控制 方法适用于对转速和转矩都有较高要求的场合，但需要精 确的转矩检测和控制系统。
03 电机转速控制系统设计
Байду номын сангаас 系统总体设计方案
控制电路设计
设计以微处理器为核心的控制电路， 实现控制算法和逻辑控制功能。
软件程序设计
初始化程序设计
控制算法实现
对微处理器和相关外设进行初始化设置， 确保系统正常启动。
根据所选控制策略编写相应的控制算法程 序，实现电机转速的精确控制。
数据采集与处理
人机交互界面设计
通过传感器采集电机转速等实时数据，并 进行滤波、转换等处理，以供控制算法使 用。
确定电机类型与规格
根据实际需求选择合适的电机类型和规 格，明确电机的额定功率、额定电压、
额定转速等参数。
选择控制策略
根据控制目标和电机特性选择合适的 控制策略，如PID控制、模糊控制或
神经网络控制等。
设定控制目标
根据应用场景确定电机转速控制的目 标，如实现恒速控制、变速控制或定 位控制等。
在电机运行过程中，转矩与转速之间存在一定的关系。当负载转矩增加时，电机转速会下降；反之， 当负载转矩减小时，电机转速会上升。因此，通过控制电机的转矩，也可以实现对电机转速的控制。
电机转速控制的数学模型
传递函数模型
将电机转速控制系统看作一个黑箱子，通过输入输出关系建立其传递函数模型。 该模型可以描述系统对输入信号的响应特性，从而用于分析和设计控制系统。
变极调速
通过改变电机的磁极对数来实现电机转速的控制。变极调 速方法简单、成本低，但调速范围有限，且只能实现有级 调速。
转矩控制
通过控制电机的转矩来实现对电机转速的控制。转矩控制 方法适用于对转速和转矩都有较高要求的场合，但需要精 确的转矩检测和控制系统。
03 电机转速控制系统设计
Байду номын сангаас 系统总体设计方案
控制电路设计
设计以微处理器为核心的控制电路， 实现控制算法和逻辑控制功能。
软件程序设计
初始化程序设计
控制算法实现
对微处理器和相关外设进行初始化设置， 确保系统正常启动。
根据所选控制策略编写相应的控制算法程 序，实现电机转速的精确控制。
数据采集与处理
人机交互界面设计
通过传感器采集电机转速等实时数据，并 进行滤波、转换等处理，以供控制算法使 用。
确定电机类型与规格
根据实际需求选择合适的电机类型和规 格，明确电机的额定功率、额定电压、
额定转速等参数。
选择控制策略
根据控制目标和电机特性选择合适的 控制策略，如PID控制、模糊控制或
神经网络控制等。
设定控制目标
根据应用场景确定电机转速控制的目 标，如实现恒速控制、变速控制或定 位控制等。
无刷直流电机与永磁同步电机的运行控制比较精品PPT课件
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
A'
A'
C
BC
BC
r
B' A
s a) A'
C r
r
C'
B'
C'
B'
A s
b)
A'
BC r
BC
B'
C'
B'
C'
B'
A d) 60o
A
120o
e)
A'
B r
C' A 60o c) A'
B
r
C'
A
120o
f)
a) 0度（换相前） b) 0度（换相后） c) 60度（换相前） d) 60度（换相后） e) 120度（换相前） f) 120度（换相后）
（2）on-pwm型调制方式 （3）H_on-L_pwm型调制方式
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究答辩PPT
永磁无刷直流电动机的 设计和仿真研究答辩 PPT
2020/11/22
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研 究答辩PPT
主要内容
• 发展状况和优点 • 控制系统的设计 • 数学模型和仿真模型 • 本体设计程序 • 结果分析 • 绕组电感的解析计算,及三相六状态下两两
接通方式下的星形接法和三角形接法下的 相电流波形
• 转子激磁结构确定
• 磁路设计
• 电路设计和转子位置 传感器设计
开始 输入额定数据
定子设计 转子设计 磁路计算 电路计算
电枢反应计算
过大
j 合适
性能计算
否
符 合
是
结束
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研 究答辩PPT
八 电感的解析计算
本文运用气隙系数 来考虑齿槽影响，直接运用能量法 求出永无刷直流电动机相绕组的电感，给出了具体的电 感计算过程和计算结果。
行了对比。 • 推导出永磁无刷直流电动机相绕组的电感计算公式，并用此解析式得到第四
章中设计的永磁无刷直流电动机的相绕组电感；在星形连接的两两导通方式 下，分析计算得到计及绕组电感的永磁无刷直流电动机的平均电流稳态电路 模型。推导出了在三角形连接的两两导通方式下，计及绕组电感的相电流解 析式。
本课题虽然对永磁无刷直流电动机进行了研究，并得到了一定的结果， 但是由于时间的缘故，仍有一些工作需要进一步深入。如：控制策略所引起 的转矩脉动较大；采用无位置传感器控制策略；在电机磁场分析时，使用有 限元法等等。
为了简化分析，做出以下假设： • 钕铁硼永久磁铁的磁导率与空气的磁导率相同，
每相绕组的自感为一常数； • 不考虑齿槽效应和磁路饱和； • 忽略磁滞、涡流、集肤效应和温度对参数的影
响； • 三相定子绕组对称，Ra=Rb=Rc，La=Lb=Lc，
2020/11/22
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研 究答辩PPT
主要内容
• 发展状况和优点 • 控制系统的设计 • 数学模型和仿真模型 • 本体设计程序 • 结果分析 • 绕组电感的解析计算,及三相六状态下两两
接通方式下的星形接法和三角形接法下的 相电流波形
• 转子激磁结构确定
• 磁路设计
• 电路设计和转子位置 传感器设计
开始 输入额定数据
定子设计 转子设计 磁路计算 电路计算
电枢反应计算
过大
j 合适
性能计算
否
符 合
是
结束
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研 究答辩PPT
八 电感的解析计算
本文运用气隙系数 来考虑齿槽影响，直接运用能量法 求出永无刷直流电动机相绕组的电感，给出了具体的电 感计算过程和计算结果。
行了对比。 • 推导出永磁无刷直流电动机相绕组的电感计算公式，并用此解析式得到第四
章中设计的永磁无刷直流电动机的相绕组电感；在星形连接的两两导通方式 下，分析计算得到计及绕组电感的永磁无刷直流电动机的平均电流稳态电路 模型。推导出了在三角形连接的两两导通方式下，计及绕组电感的相电流解 析式。
本课题虽然对永磁无刷直流电动机进行了研究，并得到了一定的结果， 但是由于时间的缘故，仍有一些工作需要进一步深入。如：控制策略所引起 的转矩脉动较大；采用无位置传感器控制策略；在电机磁场分析时，使用有 限元法等等。
为了简化分析，做出以下假设： • 钕铁硼永久磁铁的磁导率与空气的磁导率相同，
每相绕组的自感为一常数； • 不考虑齿槽效应和磁路饱和； • 忽略磁滞、涡流、集肤效应和温度对参数的影
响； • 三相定子绕组对称，Ra=Rb=Rc，La=Lb=Lc，
无刷直流电机矢量控制技术((日)江崎雅康著;查君芳译)PPT模板
第1部分基础篇
第3章无刷直流电机的特征和工作原理——节能、长寿命、高可靠性
0 1 3.7无刷直流电机的无传感器、方波 驱动和矢量控制
0 2 附录交流感应电机的工作原理
第1部分基础篇
第4章无刷直流电机驱 动方式的进化——无传 感器驱动、正转时 过渡为正弦
波驱动
引入
0 6 1.6无刷直流电机矢量控制技术的
发展
第1部分基础篇
第2章有刷直流电机的 工作原理和特征、驱动 电路——从常见的电机 开始讲解
01 2 .1 至 今仍 被经常使 02 2 .2 有 刷直 流电机的
用的有刷直流电机
结构和旋转机理
03 2 .3 有 刷直 流电机的 04 2 .4 有 刷直 流电机是
4.1采用无传感器驱 动的理由
01
05
02
4.2根据线 圈感应电压 进行无传感 器驱动的原 理
04
03
4.4正弦波驱动方式 的优点
4.3无传感器驱动 ICTB588
第1部分基础篇
第5章无刷直流电机矢 量控制理论——让电机 发挥最大转矩
1
2
5.1矢量控制技术的优 点
3
5.2矢量控制的概念和
控制方式、基本控制流
工作原理和特征
发电机
05
2 .5 电 机的 启动电流 06
2.6电机即发电机的应
和额定电流
用——电机制动器
第1部分基础篇
第2章有刷直流电机的工作原理和特征、驱动电路——从常见的电机开始讲解
0 1 2.7再生制动是应用于EV的重要技术
0 2 2.8直流电机专用的FET全桥驱动器 ICVNH3SP30－E
程
4
5.3矢量控制的电流检 测方式
永磁无刷直流电机矢量控制—答辩PPT汇总32页PPT
332、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
永磁无刷直流电机矢量控制—答辩 PPT汇总
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
基于三电平逆变器的永磁同步电机控制策略研究答辩ppt
只道谢，不道别，人生早晚复相逢。
谢谢您的观看
Thank you for watching
·意义：由于电力电子器件性能突破跟不上人们的需
求，对于一些大功率、高压场合的电能变换一直受到 限制。为了进一步提高电能的利用率以及进一步解决 电能质量问题，多电平逆变器是一种值得深入研究的 道路
选题目的及意义
选题的国内外研究动态及趋势
Research Trends and Status Quo of Topic Selection at Home and Abroad
研究内容研究思路设计
Research content and experimental design plan
主要研究内容
1. 基于 NPC 型三电平逆变器， 将其等效为理想单刀三掷开关 模型，设计开关函数 模型，方便后续分析； 2. 对比研究三电平逆变器的几 种主要调制技术； 3. 搭建空间矢量 PWM 控制算 法的模型，利用详细的计算推 导 SVPWM 算法原理； 4. 进行总体硬件电路设计； 5. 利用仿真软件对三电平逆变 器进行建模，并搭建 SVPWM 算法模块和并网模块， 通过波形结果验证改控制系统 的可行性。
国内外现状及发展趋势
01
并网逆变器发展现状
自从晶体管问世之后，电力电子技术 的发展就开始快马加鞭，逆变技术也 成为当今电力电子研究的热点。自从 结合了 GTR 和 MOSFET 两种晶体管 优点的 IGBT 问世后，因其优越的耐 压能力和开关频率被广泛用于逆变器 中作开关管使用，这样也使得逆变器 的效率获得提升，这让致力于让逆变 器造福社会的各国科学家看到了方向。
基于三电平逆变器的永磁同 步电机控制策略研究
姓名： 专业班级：
目录
谢谢您的观看
Thank you for watching
·意义：由于电力电子器件性能突破跟不上人们的需
求，对于一些大功率、高压场合的电能变换一直受到 限制。为了进一步提高电能的利用率以及进一步解决 电能质量问题，多电平逆变器是一种值得深入研究的 道路
选题目的及意义
选题的国内外研究动态及趋势
Research Trends and Status Quo of Topic Selection at Home and Abroad
研究内容研究思路设计
Research content and experimental design plan
主要研究内容
1. 基于 NPC 型三电平逆变器， 将其等效为理想单刀三掷开关 模型，设计开关函数 模型，方便后续分析； 2. 对比研究三电平逆变器的几 种主要调制技术； 3. 搭建空间矢量 PWM 控制算 法的模型，利用详细的计算推 导 SVPWM 算法原理； 4. 进行总体硬件电路设计； 5. 利用仿真软件对三电平逆变 器进行建模，并搭建 SVPWM 算法模块和并网模块， 通过波形结果验证改控制系统 的可行性。
国内外现状及发展趋势
01
并网逆变器发展现状
自从晶体管问世之后，电力电子技术 的发展就开始快马加鞭，逆变技术也 成为当今电力电子研究的热点。自从 结合了 GTR 和 MOSFET 两种晶体管 优点的 IGBT 问世后，因其优越的耐 压能力和开关频率被广泛用于逆变器 中作开关管使用，这样也使得逆变器 的效率获得提升，这让致力于让逆变 器造福社会的各国科学家看到了方向。
基于三电平逆变器的永磁同 步电机控制策略研究
姓名： 专业班级：
目录
永磁无刷直流电机矢量控制—答辩PPT.答案
2、坐标变换
b
B
β
q F
ib
ω1
F
β
iβ
ω1
F
ω1
q iq d
d
A
ia ic
C
a
id
α
iα
α
c
i 2 i 3 0
1 0 1 2
1 2 3 2 1 2
1 2 ia 3 ib 2 i 1 c 2
T X 3U s ref U d T (3U s ref 3U s ref ) Y 2U d T (3U s ref 3U s ref ) Z 2U d
4、矢量控制系统
isd_ref=0
或
Inv Park Trans
isd_ref**
+
pm ( ) Npm ( ) N
B( x)Sdx
5 Te p m [cos B( ) sin( ) B( ) sin( ) B( )]id 2 6 6 6 6 5 p m [ sin B( ) sin( ) B( ) sin( ) B( )]iq 2 3 6 3 6
UB 0
-Ud/3 2Ud/3 Ud/3 -Ud/3 -2Ud/3 Ud/3
UC 0
2Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -2Ud/3
UAB 0 0
-Ud -Ud Ud Ud
UBC 0
-Ud Ud
UCA 0
Ud
Uα 0
1 Ud 6 1 Ud 6 2 Ud 3
Uβ 0
1 Ud 2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、系统数学模型建立和矢量控制理论分析
1、两相旋转坐标系上的数学模型
•
ωr
S N
d
B Bm N
A相轴线
θ
a
2
S
2
•
X
0
3 2
x
A
θ
2
A
2
(a)转子位置
(b)磁通分布
ua R 0 0 ia Ls LM LM ia ea u 0 R 0 . i d L L L . i e b b dt M s M b b uc 0 0 R ic LM LM Ls ic ec
Sa_
VT1
ia
VD1
VT3
VT5 VD3
+
VD5 N
VT1
ia
VD1
VT3
VT5 VD3
Sa
A
Sb
B
Sc
Sa
Sb
B
Sc
VD5 N
VT4 VD4
ib
VD6
Udc
Sa_
A
VT6
C VT2
ib
VD6
VT4
VT6 VD4
C VT2 VD2
Sb_
Sc_
VD2
Sb_
Sc_
- idc R
矢量
ic
- idc R
U120 U180 U240 U300 U000 U111 ib -ia ic -ib
U2 010
U6 110
0 0 1
b
U7 111 U0 000
e
j0
U3 011
a
U4 100
α
1 1 1
2 Ud e j 5 /3 3
2 Ud e j /3 3
c
U1 001 U5 101
0
0
0
0
直接根据求得的两相静止坐标系上分量、经Clarke逆变换可 得Ua、Ub、Uc，但无法由这些量准确判断任意合成电压矢 量所处扇区。现将原绕组轴线方向逆时针旋转90电角度，用 va Re ua*e j /2 U s ref 单位向量、、表示旋转后所得到的法矢量。三个法矢量构成 1 * j /2 v Re u ae ( 3U s ref U s ref ) 了一个新的对称三相轴线，va、vb和vc，如图所示。然后根 b a 2 据电压空间矢量在法矢量上投影的正负可以判断该电压空间 1 矢量所处扇区号 。注：方程式其实就是Clarke逆变换，只不 * 2 j /2 v Re u a e ( 3 U U ) c a s ref s ref 过将α、β轴分量调换了位置。其中为原绕组A相轴线上的单 2 位向量，a为旋转因子。 设新构建的轴线坐标系上扇区号P=A+2B+4C，其中逻辑变 量A、B、C（取值1或0）的值由上面的式子值的符号决定。 β U2 U6 逻辑变量真值判别具体如下：若va>0时，A=1，反之为0； 010 110 1 若vb>0时，B=1，反之为0；若vc>0，C=1，反之为0。 (2) va 根据这三个标量的正负可以判定给定电压矢量的扇区编号P 5 P=3 (3) (1) 值，此处得到的P值并不是真正的扇区号，真正的对应关系 U U U4 α U3 000 111 如表所示。 100 011
n_ref
+
n
-
Speed PI controller
isq_ref
id=0控制或
MTPA&FWC控制
isq_ref
或
i -
Current PI controller Current PI controller
ud uq
d_q
uα uβ
PWM Output
S V P W M
sd
三相 逆变电路
α_β
isq_ref**
0 0
ic
U0 ia
U60 -ic
idc
TS
1 Sa Sb Sc 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0
idc
O000 T0/2
ia T1/2
-ic T2
ia T1/2
O000 T0/2
第1扇区SVPWM波形示意图
ia+ ib+ic=0
2、低调制区采样误差分析
U120
010
U60
110
一、课题领域介绍、研究目的和意义
►
►
国内、外相关科研单位及企业对应用于电动车领域的永磁 无刷直流电机驱动控制技术进行了深入的研究，在传统方 波控制技术中加入改进的PI调节控制、模糊控制及滑模变 结构控制等先进技术，以逐力改善速度响应、带载运行稳 定性、转矩波动和静音等方面的效果。中国轻型电动车产 销量已经占到全球的90%以上，中国已经成为全球最大的 轻型电动车生产国、消费国和出口国。随着市场对舒适性、 运行平滑性、超静音等方面的高要求，各大方案商的工程 师们开始研究所谓的永磁无刷直流电机正弦波控制技术， 而这其实就是本文所要研究的基于转子磁场定向(FOC)的 矢量控制技术。 全面提高电动车用永磁无刷直流电机在行驶平滑性、噪音 及效率等方面的性能，而这些性能是传统方波驱动技术所 无法解决的。
T T4 2U (3U s ref 3U s ref ) d T T6 3U s ref Ud
T6 U6 T
θ
60°
T4 U4 T
U s ref
U4
α
对于其他扇区，相邻电压矢量的作用时间也可以利用 上述公式得到，结合各个扇区算得的时间同时兼顾本 文软件部分的设计，设作用时间的中间变量X、Y和Z：
T X 3U s ref U d T (3U s ref 3U s ref ) Y 2U d T (3U s ref 3U s ref ) Z 2U d
4、矢量控制系统
isd_ref=0
或
Inv Park Trans
isd_ref**
+
pm ( ) Npm ( ) N
B( x)Sdx
5 Te p m [cos B( ) sin( ) B( ) sin( ) B( )]id 2 6 6 6 6 5 p m [ sin B( ) sin( ) B( ) sin( ) B( )]iq 2 3 6 3 6
2、坐标变换
b
B
β
q F
ib
ω1
F
β
iβ
ω1
F
ω1
q iq d
d
A
ia ic
C
id
α
iα
α
c
i 2 i 3 0
1 0 1 2
1 2 3 2 1 2
1 2 ia 3 ib 2 i 1 c 2
U120
010
U60
110
2
2
非可测区域
1
3
1
3
U180
011
U0
100
U180
011
U0
100
4 5
6
4 5
6
U240
001
U300
101
U240
001
U300
101
本文电流采样并非一定要求在非可测区域中， 因电机感性绕组，电流不会发生突变，完全 可以在除边界区外的中、高调制区进行电流 采样，此时中、高调制区相邻非零电压矢量 作用时间完全满足采样窗口所需时间。
UB 0
-Ud/3 2Ud/3 Ud/3 -Ud/3 -2Ud/3 Ud/3
UC 0
2Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -2Ud/3
UAB 0 0
-Ud -Ud Ud Ud
UBC 0
-Ud Ud
UCA 0
Ud
Uα 0
1 Ud 6 1 Ud 6 2 Ud 3
Uβ 0
1 Ud 2
UB 0
-Ud/3 2Ud/3 Ud/3 -Ud/3 -2Ud/3 Ud/3
UC 0
2Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -2Ud/3
空间电压 矢量
矢量符号
0
2 Ud e j 4 /3 3 2 Ud e j 2 /3 3 2 U d e j 3
2 U 3
d
U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7
速度与位置反馈
isq_ref
id
isq_ref*
k kp i s
us*
+
iq
0.2Tn
-u
s
ud 2 uq 2
ud and uq isq_ref** isd_ref**
Current PI controller
isd_ref*
Tn 0.6Tn 0.4Tn
ifw*
+ +
limiter
is
矢量符号
U A U 1 U B 3 d U C
1 U U 2 0 3 0 1 2
2 1 1 S a 1 2 1 S b 1 1 2 Sc
isd 2 isq 2
Lq Ld 1)id iq
Te iq (
5 Te p m [ sin B( ) sin( ) B( ) sin( ) B( )]iq 2 3 6 3 6