基于DSP的飛輪電池集成電機變頻調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、飛輪電池作為一種純機電的儲能系統(tǒng),由于其具有比能量大、比功率高、無二次污染、壽命長等優(yōu)點,在短短的時間內(nèi)得到了很快的發(fā)展。并廣泛的應用于各個行業(yè)中,例如:航空航天設備、交通運輸裝備、不間斷電源以及軍用設備等領域。傳統(tǒng)的蓄電池作為一種電力儲蓄裝置,盡管其應用泛圍很廣泛、性能也在逐漸提高,但是一直無法擺脫化學電池固有的弊病。而作為一種純機電的儲能系統(tǒng)—飛輪電池,由于其具有比能量大、比功率高、無二次污染、壽命長等優(yōu)點,在短短的時間內(nèi)得到了很快

2、的發(fā)展。
　　本文的研究對象是飛輪電池集成電機的控制系統(tǒng),通過實現(xiàn)對飛輪電池在充電模式下的集成永磁同步電機(PMSM)調(diào)速系統(tǒng)進行控制,來達到改善飛輪充電過程,提高充電效率,整個系統(tǒng)的控制是基于DSP的各功能模塊來實現(xiàn)的。
　　文章首先對飛輪電池的組成及工作原理作了介紹,并根據(jù)飛輪電池對集成電機的各項要求進行分析,選擇了永磁同步電機作為飛輪電池的驅(qū)動電機。論文的第二章主要是對永磁同步電機的數(shù)學模型和控制策略進行了詳細的闡述,

3、包括永磁同步電機在三種不同坐標系下不同的數(shù)學模型、永磁同步電機的矢量控制策略和電壓空間矢量控制方法。在第三章里,主要是針對飛輪電池用集成永磁同步電機的調(diào)速控制策略的研究,首先對飛輪負載轉(zhuǎn)矩特性進行了分析,選擇了恒轉(zhuǎn)矩、恒功率相結合的調(diào)速方式來滿足飛輪電池啟動轉(zhuǎn)矩大、快速充電的要求。為了實現(xiàn)這種復合調(diào)速方式,系統(tǒng)對集成電機采用了變頻調(diào)速的方式,在基頻以下,保持U/f不變,實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩啟動,整個調(diào)速系統(tǒng)還設計出電流-速度反饋的雙閉環(huán)PI控制系

4、統(tǒng),為實現(xiàn)實時、精確的調(diào)速控制提供了有力的保障。
　　在理論分析的基礎上,本文以TI公司的TMS320F2812DSP為主控制芯片,設計了永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件。其中硬件部分包括DSP主控電路,功率變換電路、IGBT驅(qū)動電路、電流采樣電路、轉(zhuǎn)子位置信號檢測電路等。軟件部分包括初始化模塊,速度環(huán)模塊、電流環(huán)模塊、中斷保護模塊等設計。
　　最后,在 MATLAB/SIMULINK中對系統(tǒng)進行動態(tài)仿真計算。結果表明,基于