基于空间矢量调制技术的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究的任务书.docx

基于空间矢量调制技术的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究的任务书
一、引言
永磁同步电机(PMSM)具有高效率、高功率密度等优点，成为机器人、轨道交通等领域的首选电机之一。在这些领域中，由于对电机控制的高要求，PMSM的直接转矩控制系统(DTC)广泛应用。传统PMSM的DTC通常采用空间矢量调制技术(SVM)来实现高精度转矩控制。本任务书旨在研究基于SVM技术的PMSM直接转矩控制系统的设计、实现及其性能评估。
二、研究内容与研究目标
1.根据PMSM的特性，研究PMSM直接转矩控制系统的基本原理与结构，确定DTC控制策略，建立数学模型。
2.研究SVM技术的基础原理，其在PMSM控制中的应用方法，以及SVM技术对PMSM控制系统的影响和优化策略。
3.实现PMSMDTC系统的硬件平台与程序设计，包括系统的采样、控制算法实现、SPWM波形生成等模块。
4.对研制的PMSMDTC系统进行性能评测，包括稳态精度、动态响应、稳态性能、抗干扰性能和鲁棒性等指标。
5.研究本设计方案在其它类型电机控制上的效果。
本研究的目标是实现一套性能优良、稳定性高的SVM技术PMSMDTC系统,达到以下要求：
1.稳态精度误差在±2%以内，具有良好的转矩控制精度和稳定性。
2.响应速度快，控制频率高，能够满足高频率、高速度下的应用需求。
3.具有良好的适应性和抗干扰性，能够应对各种时变负载、外部电磁干扰等问题。
4.系统鲁棒性强，具有较高的可靠性和稳定性，可以应用于各种不同工况场景中。
5.设计方案优化合理，可在其它类型电机控制上推广应用。
三、研究方法
1.系统学习PMSM直接转矩控制和SVM技术的基本理论和应用方法。
2.搭建基于TMS320F28335芯片的硬件平台，实现控制算法的软件设计和FPGA的硬件设计，构建一个完整的PMSMDTC控制系统。
3.对建立的系统进行高稳定运行，在实验室条件下进行性能测试，对比分析不同反馈控制方式和SVM优化的耦合控制算法。
4.对测试数据进行处理和评估，分析系统的性能和缺陷，提出改进建议和设计优化策略。
四、预期成果
1.建立基于SVM技术的PMSMDTC控制系统，实现高精度转矩控制。
2.对系统进行性能测试，分析系统的稳定性、动态响应、鲁棒性和适应性。
3.撰写实验报告，总结研究成果和经验及其在相关领域的应用前景。
五、实验时间表
第一期：2021.10~2021.12
1.学习PMSM及DTC控制基础理论和SVM算法的原理和应用，建立数学模型。
2.TMS320F28335芯片硬件平台设计，软件设计。
3.控制算法测试与比较，分析性能和缺陷。
第二期：2022.1~2022.3
1.对实验数据进行处理，评估系统的稳定性、动态响应、鲁棒性和适应性。
2.撰写实验报告，总结研究成果和经验及其在相关领域的应用前景。
六、参考文献
1.张华，宁广斌.空间矢量调制技术在永磁同步电机直接转矩控制中的应用[J].伺服控制与工业自动化,2020,41(1).
2.XiaoshiJi,GuodongWu,DonghuaPan.ANewFuzzy-PID-SVMDirectTorqueControlforPMSMDrives[C].201911thInternationalConferenceonMeasuringTechnologyandMechatronicsAutomation,ICMTMA,2019,43(3):487-526.
3.Chua-ChinWang,Jian-LongChen,Chee-MingTeng.OptimizationofSpaceVectorModulationfortheDirect-Torque-ControlledPermanentMagnetSynchronousMotor[C].IEEETransactionsonPowerElectronics,2019,28(2):982-993.