永磁同步電動機由于具備體積較小,工作效率高等優(yōu)勢而廣為應(yīng)用,直接轉(zhuǎn)矩控制是電機使用的主要控制方式,傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制一般使用開關(guān)表和滯環(huán)比較器來實現(xiàn),然而滯環(huán)比較器不能完成轉(zhuǎn)矩大小的區(qū)分,因此轉(zhuǎn)矩脈動較大的問題一直存在于這種控制方式,本文針對面裝式永磁同步電機,著重探究滯環(huán)比較方法產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動較大的原因,最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動的降低。首先對直接轉(zhuǎn)矩控制形式的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,并在此基礎(chǔ)上對目前的研究發(fā)展趨勢進(jìn)行討論,并建立了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,探究了滯環(huán)比較方法,建立了simulink仿真結(jié)構(gòu)圖,得出仿真結(jié)果,分析產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動的原因,原因主要是因為滯環(huán)比較器不能區(qū)分轉(zhuǎn)矩偏差的大小。根據(jù)永磁同步電機的非線性特征和數(shù)學(xué)模型的特點,在分析了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動原因的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了一種輸入-輸出反饋線性化方法,該方法是以微分幾何為基礎(chǔ)理論,對電機的非線性耦合部分進(jìn)行線性化處理,在利用極點配置理論,設(shè)計線性控制器,文中分析了反饋線性化的理論,推導(dǎo)了輸入-輸出關(guān)系式,建立了simulink模型,進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明與滯環(huán)比較相比,反饋線性化方法可以明顯的降低電機的轉(zhuǎn)矩脈動。在電機參數(shù)發(fā)生變化時,滑�？�... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相靜止變2相靜止空間位置關(guān)系圖

第2章傳統(tǒng)永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制11最終求得Clark變換為：iDiQ=231-12-120√32-√32iAiBiC（2.17）2.1.3Park變換及推導(dǎo)根據(jù)圖2.2空間幾何關(guān)系不難得出：圖2.22相靜止變2相旋轉(zhuǎn)空間位置關(guān)系圖Fig.2.22Phasestatictransformation2phaserotationspatialpositionchartid=iDcosφ+iQsinφ（2.18）iq=-iDsinφ+iQcosφ（2.19）不難得出轉(zhuǎn)換矩陣：idiq=cosφsinφ-sinφcosφiDiQ（2.20）Park逆變換：iDiQ=cosφ-sinφsinφcosφidiq（2.21）2.1.4永磁電機各參數(shù)數(shù)學(xué)方程定子電壓矢量方程：us=Rsis+dφsdt（2.22）定子磁鏈?zhǔn)噶糠匠蹋害誷=Lsis+φf（2.23）其中，為三相繞組的磁鏈，、R、分別為三相繞組的相電壓，電阻和電流；為三相繞組的電感，為轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁常機械運動方程：Jdωmdt=Te-TL-Bωm（2.24）式中：為電機的機械角速度；J為轉(zhuǎn)動慣量；B為阻尼系數(shù)；為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。為了方便后期控制器的設(shè)計，很多情況下選擇同步選擇坐標(biāo)系d-q的數(shù)學(xué)模型，

第2章傳統(tǒng)永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制13的運動軌跡能夠維持圓形是磁鏈運動軌跡長時間不會發(fā)生變化的前提，根據(jù)圖2.3可以知道，設(shè)定為常值的情況下，將與的幅值之間存在的差值會在滯環(huán)上下寬帶內(nèi)波動。定子開關(guān)電壓矢量向前向后各拓展30°，最終形成60°的扇形，從而將空間復(fù)平面分為六個獨立的區(qū)域，使用數(shù)字對其標(biāo)記，為1-6，與電壓控制矢量的序號相同，例如扇區(qū)1就是電壓矢量所在的空間，之所以將坐標(biāo)平面分成6個區(qū)間是因為，這樣能便于對電壓開關(guān)矢量進(jìn)行合理的選擇。圖2.3電壓矢量圖Fig.2.3Voltagevectorchart圖2.3給出了定子磁鏈φs和轉(zhuǎn)矩Te的偏差范圍，如圖2.3所示當(dāng)磁鏈運動至G1點時，磁鏈處于扇區(qū)1，此時選擇矢量和是不合適的，其原因是距離G1過近，對磁鏈的控制作用過于微弱，而相對于G1的距離又過于遠(yuǎn)，對于磁鏈的控制作用過于強烈，余下可供選擇的電壓矢量有、、、，運動軌跡上，前四個開關(guān)電壓矢量分別能夠在其切向和軸向兩個方向產(chǎn)生投影，磁鏈和轉(zhuǎn)矩受到開關(guān)電壓矢量的影響可以通過這些投影分析判斷。以G1點為例可以發(fā)現(xiàn)，、、、，可以分別表示出他們產(chǎn)生的作用，下標(biāo)表示“+”號表示增加，符號“-”表示減少。最終根據(jù)磁鏈和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器輸出信號，對最佳空間電壓矢量進(jìn)行計算與選擇，當(dāng)磁鏈出現(xiàn)負(fù)偏差時（給定值小于檢測值），此時需要減小磁鏈，磁鏈滯環(huán)比較器輸出-1，此時和，磁鏈均呈現(xiàn)出減小趨勢，轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器輸出1，說明此時需要增加轉(zhuǎn)矩，故選擇，反之，選擇矢量。表2.1電壓矢量選擇表Tab.2.1Voltagevectorselectiontableφt12345611-1-11-1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種表面式永磁同步電機有限狀態(tài)集模型預(yù)測直接轉(zhuǎn)矩控制[J]. 李耀華,劉洋,孟祥臻.  電機與控制學(xué)報. 2020(08)
[2]電動車用永磁同步電機的雙模糊直接轉(zhuǎn)矩控制[J]. 丁鐸,盧秀和.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2020(01)
[3]永磁同步電機平滑非奇異終端滑模控制[J]. 王宇野.  閩南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(04)
[4]永磁直線同步電機自適應(yīng)非線性滑�？刂芠J]. 趙希梅,劉超,朱國昕.  電機與控制學(xué)報. 2020(07)
[5]一種優(yōu)化定子齒抑制PMSM轉(zhuǎn)矩脈動方法[J]. 張高峰,朱一昕,錢新.  輕工機械. 2019(06)
[6]基于改進(jìn)滑模控制的五相永磁同步電機仿真[J]. 劉超,曹兆錦,牛綠原.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(12)
[7]永磁同步電機滑模調(diào)速系統(tǒng)新型趨近律控制[J]. 霍召晗,許鳴珠.  電機與控制應(yīng)用. 2019(12)
[8]一種基于擾動觀測器的永磁同步伺服電機復(fù)合滑�？刂品椒╗J]. 李龍飛,劉侃,李娟,楊士潔.  控制與信息技術(shù). 2019(06)
[9]一種永磁同步電機雙滑模無傳感器控制方法[J]. 蔣林,劉梁鴻,韓璐,邱存勇.  電力電子技術(shù). 2019(11)
[10]基于新型積分自適應(yīng)滑�？刂撇呗缘挠来磐诫姍C控制[J]. 柯希彪,郭琳,袁訓(xùn)鋒,陳垚,徐曉龍,張商州,王換民.  電機與控制應(yīng)用. 2019(11)

博士論文
[1]異步電機占空比調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制算法研究[D]. 李政學(xué).北京科技大學(xué) 2015
[2]礦用電機車的永磁同步電機控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鄭昌陸.上海大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于SVPWM的永磁同步電機無差拍直接轉(zhuǎn)矩控制[D]. 馮燁.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[2]永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的MTPA控制系統(tǒng)研究[D]. 劉宏宇.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[3]基于電壓型磁鏈觀測器的異步電機直接轉(zhuǎn)矩預(yù)測控制[D]. 周志康.湖南大學(xué) 2016
[4]交流提升機直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)研究[D]. 陳哲.蘭州理工大學(xué) 2011



本文編號：3107617