永磁同步电机驱动系统一体化建模研究

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变频控制系统开发流程通常包括算法验证、软件程序编写、软件调试、实际运行测试等步骤。传统的算法验证通常基于MATLAB/Simulink平台,而软件程序编写、软件调试与实际运行测试基于Keil等开发软件,开发流程中使用了不同的仿真开发工具,且基于MATLBA/Simulink的仿真模型编写DSP控制程序时容易出错。验证控制程序时带仿真器不方便,且运行中不能随时检查内部数据,容易损坏器件,软件错误不易查找。若算法验证与后面步骤在同一个开发软件中进行,直接在变频器控制软件中内嵌电机模型,设置电机参数,并带上相应的模拟负载,可以使算法验证、程序编写与程序验证同时实现,脱离实际电机,基于控制器编译模拟软件模拟运行。软件模拟运行过程中可以方便的改变电机模型参数,随时设置断点,监控任意变量,方便发现算法及软件程序错误。由于算法验证与软件程序为同一套软件,可以用软件模拟器运行,也可以在实际电机中运行。功率器件不带电的情况下,带仿真器实时运行,观测虚拟电机的运行过程,进行控制算法及软件程序验证。最后在实际电机系统上调试运行,对比与模拟电机的异同。既能节约控制系统开发成本,又能缩短开发周期。  本文基于Keil编译软件的软件仿真功能建立永磁同步电机的软件仿真模型,并针对此模型开发相应的矢量控制算法,同时详细给出电机仿真模型与矢量控制算法之间的接口设计方法。为了尽可能的让仿真模型接近实际的电机拖动系统,特此加入变频器主要干扰的仿真模型,即对电机负载建模、二极管不控整流器建模。论文同时对永磁同步电机矢量控制系统的电流环和速度环控制器PI参数的设计进行深入研究,并给出相应的设计方法。最后利用搭建的软件仿真模型对变频器中的IGBT的温升效应进行相应的研究,并针对此仿真结果,设计相应的I2t的保护方法。  本文针对搭建的永磁同步电机软件模型的仿真结果和实际的电机平台的实验结果进行对比分析,通过实验验证证明了方案的有效性。
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