电机控制电路接口部分设计文献综述

 2023-10-07 14:55:28

文献综述

本课题的现状及发展趋势:

电动机(Motor)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机[1],可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机的使用和控制非常方便,具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力,能满足各种运行要求;电动机的工作效率较高,又没有烟尘、气味,不污染环境,噪声也较小。由于它的一系列优点,所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用[2]

交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转化的机械,直流电机是将直流电能转换为机械能的电动机。由于交流电力系统的巨大发展,交流电机已成为最常用的电机,交流电机与直流电机相比,结构简单、制造方便,比较牢固,容易做成高转速、高电压、大流量、大容量的电机[3]。随着电力电子技术和数字控制技术的发展,交流传动取代直流传动具有明显的优越性,各种通用的和高性能的交流传动控制系统相继诞生。但是,由于交流电机的非线性多变量耦合性质,研究其控制策略引起许多专家和学者的兴趣,且取得了许多成果。

目前,交流传动控制较先进和热门的方法是矢量控制[45]和直接转矩控制[67],特别是直接转矩控制法受到国内外学者的关注,通过理论分析和实践检验仍存在各自的优缺点。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。直接转矩控制技术,是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法,直接在定子坐标系下分析电动机的数学模型,计算与控制电动机的磁链和转矩,使转矩波动限制在一定的容差范围内,从而获得高动态性能的转矩输出[8910]

本课题的价值:

近年来,由于数字信号处理器[11](DSP)、电力电子以及控制理论和控制方法的快速发展。数字控制系统已经成为控制技术发展的主流,带特殊外设的高速MIPS数字信号处理器,不仅能显著地改善产品性能,而且可以简化产品的设计过程。电动机是当今各类自动驱动系统和生产设备的核心部件。所以,以DSP为控制核心,设计电动机的硬件控制平台,对于改进电动机的现有控制方法或开发电动机的新型控制策略都很有帮助的[1213]

作为实验系统,系统的保护功能一定要完善,要保证器件的安全。接口电路[14]不仅是负责连接电机、IPM、DSP和驱动电路,而且当电机、IPM或DSP中的任意一个发生异常的时候,都要迅速的切断信号来保护电路。另外,电机控制平台的接口电路还负责连接供电电路和驱动电路,在正常的情况下,把供电电路的信号送入驱动电路,并把驱动电路的信号反馈给供电电路。但是任意电路出现异常的话,接口电路就产生保护信号来切断电源保护驱动电路。

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