改进的DSP异步电机直接转矩控制系统研究与实现

"基于DSP的异步电机直接转矩控制系统的研究与实现" 在过去的二十年里，异步电机的直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）因其简洁的系统架构和出色的静、动态性能而备受关注。DTC系统在定子坐标系下建立电机的数学模型，对电机参数的变化具有鲁棒性，直接对电机转矩进行控制，并优化逆变器的开关操作。本研究基于对传统DTC系统的深入分析，提出了一种改进的DTC方案，并进行了仿真验证，最终利用数字信号处理器（DSP）平台实现了实际的控制系统。 定子磁链的观测是DTC的核心技术之一。传统的磁链观测方法，如电流模型，虽然结构简单，但其积分器会累积检测电流中的直流偏置，影响系统性能。本文提出了一种创新的定子磁链观测方法，即应用改进的层叠式可编程低通滤波器。这种方法通过调整滤波器环节和幅值补偿环节的顺序，显著提升了滤波器的动态性能，特别是在低速运行时。 在控制器设计上，本文用比例积分（PI）调节器替换传统的转矩滞环比较器，使用磁链误差比例限幅控制器替代磁链滞环比较器，同时采用一种新颖的空间电压矢量选择策略，构建了改进后的直接转矩控制系统。这种改进的设计旨在提高系统的控制精度和响应速度。 通过使用Matlab/Simulink仿真软件，对改进的DTC调速系统进行了模拟实验，结果显示该系统具有良好的可行性和性能。Texas Instruments的TM320F2812 DSP芯片因其专为电机控制设计的内部外设和强大的计算能力，简化了硬件设计，并增强了电机控制系统的性能。使用C语言，开发了包含速度传感器的DTC系统软件，实现了速度测量、相电流采样、磁链和转矩观测、空间电压矢量选择以及SVPWM生成等功能。 最后，在DSP电机控制平台上，对改进的DTC调速系统进行了实际控制算法实验，实验结果证实了该系统控制方案的正确性和有效性。关键词包括：异步电机、直接转矩控制、磁链观测、TM320F2812 DSP。