永磁同步电机直接转矩控制系统的设计.docx
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题目：
永磁同步电机直接转矩控制系统的设计
一、
基本任务及要求：
本系统以永磁同步电动机作为被控对象，针对永磁同步电机的特点，研究直接转矩控
制方法，并设计以DSP为控制核心的硬件电路，软硬件设计包括：
被控对象同步电动机模
型的建立、控制方法研究、主电路设计、控制电路设计、控制系统程序设计、系统控制效果
仿真等。
二、
进度安排及完成时间：
1、
第一周至第三周：
明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法，了解
本课题研究现状、存在问题及研究的实际意义。
2、
第三周：
查阅相关资料，自学相关内容，确定课题总体方案，分配课题任务，确定个
人研究重点，做好选题报告。
3、
第四周至第五周：
根据自己研究的方向，确定自己的总体设计方案，根据对象特性进行
各种控制方法的研究，并设计硬件总体模块图及软件模块图。
4、第六周至第十二周：
完成系统的控制方法研究，软、硬件设计。
5、第十三周至第十四周：
系统仿真及调试。
6、第十五周至第十六周：
整理资料，完成毕业论文编写，进行毕业答辩。
目
录
摘要................................................................................................................................I.............
Abstract II
第1章
绪论 .-1-
1.1课题研究的背景 .-1-
1.2本课题的主要研究工作 .-3-
第2章
永磁同步电动机的数学模型 .-5-
2.1永磁同步电机的分类和结构 .-5-
2.2永磁同步电机数学模型的建立 .-5-
2.2.1坐标系的定义 .-5-
2.2.2三相定子坐标系与两相定子坐标系变换（3s-2s） .-6-
2.2.3两相定子坐标系与两相旋转坐标系变换（2s-2r） .-8-
2.3两相定子坐标系与两相转子旋转坐标系的变换（2t-2s） .-9-
2.4永磁同步电机的数学模型 .-9-
2.4.1永磁同步电机在ABC坐标系上的数学模型 .-10-
2.4.2永磁同步电机在ab坐标系上的数学模型 -.1..1.-
2.4.3永磁同步电机在dq坐标系上的数学模型 -.1..1.-
2.5本章小结 .-12-
第3章
永磁同步电机直接转矩控制系统的研究 .-13-
3.1电压空间矢量基本原理 .-13-
3.1.1电压空间矢量 .-13-
3.1.2电压空间矢量的选择及零电压矢量应用 错.误！
未定义书签。
3.2直接转矩控制系统原理和控制规律.....................................错...误！
未定义书签。
3.2.1直接转矩控制的发展及特点.......................................错...误！
未定义书签。
3.2.2直接转矩控制系统的原理..........................................错.错...误！
未定义书签。
3.2.3直接转矩控制系统的控制规律...................................错...误！
未定义书签。
3.3永磁同步电机的直接转矩控制策略原理及其系统结构 错误！
未定义书签。
3.3.1永磁同步电机直接转矩控制策略原理 错.错.误！
未定义书签。
3.3.2永磁同步电机的直接转矩控制系统结构 错.误！
未定义书签。
3.4本章小结 .-16-
第4章
系统的硬件设计................................................................错 误..！
未定义书签。
4.1主控制芯片TMS320LF2407DSP的介绍 错..误！
未定义书签。
4.2系统的主电路的设计...........................................................错...误.误.！
未定义书签。
4.2.1系统的总体框图.........................................................错 误.！
未定义书签。
4.2.2系统的主电路设计.....................................................错 误.！
未定义书签。
4.3系统的控制电路的设计.......................................................错 误.！
未定义书签。
4.3.1系统的检测电路的设计..............................................错 误！
未定义书签。
4.3.2系统的保护电路的设计..............................................错 误！
未定义书签。
4.4本章小结.............................................................................错...误.误...！
未定义书签。
第5章
系统的软件设计................................................................错 误..！
未定义书签。
5.1集成开发介绍环境的...........................................................错...误.误.！
未定义书签。
5.2系统的软件设计总体结构...................................................错.错...误.！
未定义书签。
5.3系统的主程序模块的设计...................................................错.错...误.！
未定义书签。
5.4系统的中断程序模块的设计................................................错 误！
未定义书签。
5.4.1A/D转换子程序的设计...............................................错.错...误！
未定义书签。
5.4.2SVPWM子程序设计...................................................错 误！
未定义书签。
5.5系统的故障中断程序的设计................................................错 误！
未定义书签。
5.6本章小结.............................................................................错...误.误...！
未定义书签。
结束语 .-17-
参考文献 .-19-
致
谢 .-20-
附
录 .-21-
永磁同步电机直接转矩控制系统的设计
永磁同步电机直接转矩控制系统的设计
摘要：
直接转矩控制策略直接对电机定子磁链和转矩进行控制，解决了交流电机矢量控
制策略存在的转子磁场定向解耦控制复杂性问题，已成功应用于高性能异步电机交流调
速系统中。
随着直接转矩控制在永磁同步电机（PMSM）中的理论基础的解决，永磁同步
电机直接转矩控制策略受到了越来越多的关注。
本设计也将在这方面进行一些研究和探
讨。
本设计从永磁同步电机数学模型出发，论述了永磁同步电机的直接转矩控制策略的
基本理论，推导出了传统直接转矩控制策略的空间电压矢量开关表；并根据理论分析，
引入了零电压矢量参与控制，可以使得电机在控制过程中保持转矩基本不变，从而可以
降低逆变器的开关频率，在不减小控制周期的情况下减小电机的转矩脉动，提高系统的
控制品质。
本设计在完成理论推导基础上，对控制系统进行了基于数字信号处理器
（DSP）
TMS320LF2407的软硬件设计，构建了一个永磁同步电机直接转矩控制系统。
硬件设计
主要包括主电路、检测电路、保护电路和控制电路等。
其中检测电路包括了直流母线电
压检测、电流检测和转速检测；保护电路包括启动限流保护、过流保护和IPM故障保护
等。
软件设计主要是在软件中实现DTC控制策略。
本设计分别完成了软硬件的调试，
在软件中实现了DTC控制策略。
关键字：
永磁同步电机；直接转矩控制；空间电压矢量；数字信号处理器
II
DesignforDirectTorqueControlSystemofPermanent
MagnetSynchronousMotor
Abstract:
Thedirecttorquecontrolstrategywhichdirectstocontrolthemotor’sstator
linkageandtorque,resolvingtheproblemthatthecomplexityofthedecoupledcontrolforthe
directional
rotormagnetic
filed
exsited
thealternating
current（AC）motor’svector
in
control（VC）strategy,hasbeenappliedsuccessfullytoahighqualifiedcontrolsystemof
inductionmotor’sACspeedgovernor.Withthedevelopmentofdirecttorquecontrol（DTC）
controltheoryandtheestablishment
ofitsfundamental
theoryinpermanentmagnet
synchronousmotor（PMSM）,DTCstrategyofPMSMhasdrawnconsiderableattention.This
paperisalsoconcernedwiththeDTCcontroltheory,andsomeimprovementhasbeenmade.
BasedonthePMSMmathematicalmodel,thediscussionoffirndamentaltheoryin
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