论文部分内容阅读
飞轮电池作为一种纯机电的储能系统,由于其具有比能量大、比功率高、无二次污染、寿命长等优点,在短短的时间内得到了很快的发展。并广泛的应用于各个行业中,例如:航空航天设备、交通运输装备、不间断电源以及军用设备等领域。传统的蓄电池作为一种电力储蓄装置,尽管其应用泛围很广泛、性能也在逐渐提高,但是一直无法摆脱化学电池固有的弊病。而作为一种纯机电的储能系统—飞轮电池,由于其具有比能量大、比功率高、无二次污染、寿命长等优点,在短短的时间内得到了很快的发展。 本文的研究对象是飞轮电池集成电机的控制系统,通过实现对飞轮电池在充电模式下的集成永磁同步电机(PMSM)调速系统进行控制,来达到改善飞轮充电过程,提高充电效率,整个系统的控制是基于DSP的各功能模块来实现的。 文章首先对飞轮电池的组成及工作原理作了介绍,并根据飞轮电池对集成电机的各项要求进行分析,选择了永磁同步电机作为飞轮电池的驱动电机。论文的第二章主要是对永磁同步电机的数学模型和控制策略进行了详细的阐述,包括永磁同步电机在三种不同坐标系下不同的数学模型、永磁同步电机的矢量控制策略和电压空间矢量控制方法。在第三章里,主要是针对飞轮电池用集成永磁同步电机的调速控制策略的研究,首先对飞轮负载转矩特性进行了分析,选择了恒转矩、恒功率相结合的调速方式来满足飞轮电池启动转矩大、快速充电的要求。为了实现这种复合调速方式,系统对集成电机采用了变频调速的方式,在基频以下,保持U/f不变,实现恒转矩启动,整个调速系统还设计出电流-速度反馈的双闭环PI控制系统,为实现实时、精确的调速控制提供了有力的保障。 在理论分析的基础上,本文以TI公司的TMS320F2812DSP为主控制芯片,设计了永磁同步电机调速系统的硬件和软件。其中硬件部分包括DSP主控电路,功率变换电路、IGBT驱动电路、电流采样电路、转子位置信号检测电路等。软件部分包括初始化模块,速度环模块、电流环模块、中断保护模块等设计。 最后,在 MATLAB/SIMULINK中对系统进行动态仿真计算。结果表明,基于 DSP的飞轮电池集成电机变频调速控制系统能够有效地改善飞轮电池的充电性能,调高充电效率。