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直接转矩控制永磁同步高压直流发电系统研究

发布时间:2020-07-21 18:23:46 阅读: 来源:氧化铁黑厂家

摘要:永磁同步发电机(PMSG)具有效率高、结构简单等优点,越来越得到重视和研究。直接转矩控制(DTC)具有控制结构简洁,对电机参数依赖少,转矩动态响应迅速等特点,在发电领域中得到了应用。这里以TMS320F2812DSP为核心,结合PMSG DTC的特点,设计了一套功能完善、实时性好的270V高压直流发电系统。实验结果表明,硬件系统工作可靠、控制响应快。关键词:永磁同步发电机;直接转矩控制;直流发电1 引言 DTC理论首先针对异步电动机提出,随后又提出了PMSG DTC理论。研究表明,DTC策略不仅适用于电动运行状态,同时也适用于发电运行状态。DTC策略可快速控制电磁转矩实现发电系统输出电压的快速控制,改善发电系统性能。这对变速变负载运行发电系统尤为重要,当发电机转速和负载在较大范围变化时,若不能迅速控制发电机电磁转矩,以补偿转速及负载变化对输出电压的不利影响,发电系统性能将很快恶化。PMSG没有转子励磁绕组,效率高,将DTC与PMSG相结合构成变速变负载270 V高压直流发电系统可获得高品质直流电压输出,无论在航空还是风力发电等领域均有广阔的应用前景。 PMSG DTC实现中需要准确地采集定子绕组相电流、母线电压,控制中还要实时地输出电压矢量控制电机定子磁链及转矩,要求硬件系统实时性能好,同时稳定性高,因此全数字控制成为该系统的首选控制手段。2 硬件系统设计 以TMS320F2812型DSP为核心,结合多种外围扩展,构成一套功能完善、驱动简单的永磁同步发电系统,其硬件系统结构如图1所示。

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系统信号检测包括母线电压、母线电流、两相电流和速度。采集到DSP中信号有母线电压Udc、两相电流ia,ib及速度,母线电流只用于故障保护。速度用于发电机弱磁控制。电压、电流信号送给DSP中A/D采样模块实时处理,结合DTC软件算法和最优开关矢量表输出最佳的电压矢量。 DSP外部扩展的D/A输出通道,方便了PMSGDTC中磁链等非电量的观测及系统调试。主要功能模块设计分析如下。2.1 辅助电源设计 硬件系统首先要考虑供电电源。本系统所需的辅助电源有:15V,-15 V,5 V,3.3 V,1.8 V,1.5 V,20 V,10 V,其中±15 V主要提供给A/D调理电路中运算放大器、传感器及故障信号处理电路中的比较器使用。4路20 V分别为三相逆变桥中6个IGBT的驱动电源,互相隔离。5 V供给译码保护电路,同时5 V经过TPS767D318变换成3.3 V,1.8 V供DSP使用。10 V为D/A双极性输出中参考电平。2.2 逻辑保护译码设计 系统中D/A输出的译码信号、PWM死区保护和故障保护信号等通过ISPM4A5-128/64可编程逻辑器件实现。输入信号为:IGBT功率管开关控制PWM信号(实现逆变桥驱动信号同高互锁保护,避免逆变桥直通故障)、过流保护信号(a相、b相、直流母线过流、过压信号)、译码地址信号、故障复位信号和电源复位信号。输出信号为:D/A通道选择译码输出、74F245使能信号、DSP功率保护信号、故障指示信号等。矢量控制相关文章:矢量控制原理三相异步电动机相关文章:三相异步电动机原理汽车防盗机相关文章:汽车防盗机原理

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