电动车驱动用永磁同步电动机矢量控制系统的研究

随着永磁材料、电力电子技术、控制理论、电机制造以及数字信号处理器的发展,永磁同步电动机(PMSM)交流伺服系统获得了广泛的应用。永磁同步电动机具有体积小、结构简单、重量轻、损耗少、效率高、运行可靠等优点,而且随着稀土永磁材料的发展,永磁同步电机在交流伺服领域中将有很好的应用前景,因此对PMSM的研究具有非常大的实际意义和价值。 本文采用飞思卡尔半导体(中国)有限公司天津分公司(Freescale)用于电机控制的数字信号处理器(DSP)芯片MC56F8013作为核心,设计和开发全数字化的PMSM矢量控制调速系统。首先简要介绍了永磁同步电动机的结构,然后通过深入研究永磁同步电动机的矢量控制理论,建立起相应数学模型,最后经过综合分析矢量控制调速方案,采用id=0的矢量控制方案。本文采用转速和电流双闭环调速控制方式,用SVPWM脉宽调制方式进行调制,分析了常规PI调节器与模糊PI调节器的原理和实现方法,并将两者进行比较,最后通过MATLAB仿真验证系统和所采用的调节器的可行性。硬件方面主要介绍了控制电路各部分的设计与搭建,介绍了硬件电路所采用的元器件的参数和性能,并将各分电路的连接关系作以详细介绍。 本文的重点是介绍SVPWM调制方式的具体实现和模糊PI控制理论的应用,并用仿真方式加以验证。SVPWM是一种很好的脉宽调制方式,与传统的正弦波PWM(SPWM)调制方式相比,该调制方式具有逆变装置直流侧电压利用率高、电流谐波量小等优点。模糊PI控制将模糊控制和传统PI控制相结合,使系统具有更好的响应速度、稳态精度和稳定性。