發(fā)布時間：2017-06-29 04:08

  本文關(guān)鍵詞：永磁同步電動機變頻控制系統(tǒng)硬件設(shè)計及弱磁調(diào)速，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電動機轉(zhuǎn)子上沒有勵磁繞組,使用永磁體產(chǎn)生電機旋轉(zhuǎn)所需的磁場,和感應(yīng)電機相比有體積更小,質(zhì)量更輕;功率因數(shù)、效率更高;可靠性更高等特點,永磁同步電動機是國家“十二五”期間廣泛推廣使用的新型節(jié)能電機,其廣泛適用于宇航、軍事、船舶電力推進、風(fēng)機水泵、電梯、空調(diào)、直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及新能源汽車等領(lǐng)域,且多數(shù)永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)需要變頻調(diào)速,由于該種電機電磁參數(shù)非線性,變頻器供電時轉(zhuǎn)矩脈動大,開環(huán)運行平穩(wěn)度差、噪聲大。在某些特殊應(yīng)用場合,如電力推動,主軸傳動機構(gòu)和電動汽車中,需要較寬的轉(zhuǎn)速范圍,電機的運行狀態(tài)從恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域向恒功率區(qū)域延伸,這可以通過弱磁方法實現(xiàn)。本文針對永磁同步電動機變頻控制系統(tǒng)的硬件部分及弱磁控制策略展開研究,具體研究內(nèi)容如下:1、在實驗室原有2.2kW永磁同步電機變頻控制系統(tǒng)硬件電路的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一臺功率為30kW的永磁同步電機變頻控制系統(tǒng)。重點完成了主回路設(shè)計、器件選型、IGBT驅(qū)動電路設(shè)計等內(nèi)容,其中為了減小線路間的雜散電感,主回路采用疊層母排設(shè)計。驅(qū)動電路采用CONCEPT公司的2SC0108T作為驅(qū)動核。控制電路部分在原有的基礎(chǔ)上進行了重新設(shè)計。目前該變頻控制系統(tǒng)已經(jīng)集成組裝完成,并且在2.2k W小功率異步電動機上對系統(tǒng)的性能進行了實驗驗證,實驗結(jié)果表明能夠控制電機的運行。2、深入研究了永磁同步電動機的矢量控制原理,在MATLAB下搭建雙閉環(huán)仿真模型,并對電機起動、調(diào)速、負載突變、過載能力等性能進行了仿真。仿真結(jié)果表明電機的各項性能與理論分析相符合,為后續(xù)研究打下了堅實的基礎(chǔ)。3、在分析永磁同步電動機的弱磁控制原理的基礎(chǔ)上,選用梯度下降法進行弱磁調(diào)速,對該方法進行了深入的研究。4、針對內(nèi)置式永磁同步電動機弱磁調(diào)速(在額定轉(zhuǎn)速以上運行)時,受到直流母線電壓的限制,電機的帶載能力會有所下降的問題,本文將最小幅度誤差過調(diào)制方法引入永磁同步電動機的弱磁運行區(qū)域,以提高直流母線電壓利用率,進而提高弱磁區(qū)域的帶載能力。將該方法與梯度下降法結(jié)合,在MATALB中搭建了仿真模型,仿真結(jié)果表明最小幅度誤差過調(diào)制可以有效提高電機弱磁調(diào)速時的輸出轉(zhuǎn)矩。5、利用2.2kW永磁同步電動機變頻控制系統(tǒng)的硬件及軟件平臺,對原有程序進行改進,改善了電機在基速以下的性能。實驗表明在基速(1500r/min)以下,電機具有良好的空載和負載特性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電動機 矢量控制 硬件設(shè)計 弱磁控制 過調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 永磁同步電動機概述11-12
• 1.1.1 永磁同步電機的分類11
• 1.1.2 永磁同步電機的特點11-12
• 1.2 永磁同步電動機的控制策略12-13
• 1.3 永磁同步電機弱磁研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 主要完成的工作14-15
• 第二章 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)15-27
• 2.1 永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型15-17
• 2.2 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)17
• 2.3 空間電壓矢量控制方法17-21
• 2.3.1 電壓空間矢量控制原理18
• 2.3.2 空間電壓矢量的實現(xiàn)18-21
• 2.4 矢量控制仿真實驗21-25
• 2.4.1 起動性能仿真22-23
• 2.4.2 調(diào)速性能仿真23-24
• 2.4.3 抗干擾性能仿真24-25
• 2.4.4 過載性能仿真25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第三章 永磁同步電動機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計27-49
• 3.1 控制系統(tǒng)主回路設(shè)計28-33
• 3.1.1 疊層母排的設(shè)計28-30
• 3.1.2 主回路器件的選型30-33
• 3.2 控制電路的設(shè)計33-38
• 3.2.1 TMS320LF2812最小系統(tǒng)設(shè)計33-35
• 3.2.2 采樣電路的設(shè)計35-38
• 3.3 驅(qū)動電路的設(shè)計與調(diào)試38-47
• 3.3.1 2SC0108T芯片簡介39-40
• 3.3.2 驅(qū)動電路的設(shè)計40-43
• 3.3.3 驅(qū)動電路的調(diào)試43-46
• 3.3.4 調(diào)試經(jīng)驗總結(jié)46-47
• 3.4 控制柜的布局及調(diào)試實驗47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 永磁同步電動機的弱磁控制49-65
• 4.1 永磁同步電動機弱磁控制的原理49-50
• 4.1.1 電壓、電流限制條件49-50
• 4.1.2 永磁同步電動機弱磁控制原理50
• 4.2 永磁同步電動機弱磁控制方法50-54
• 4.2.1 最大轉(zhuǎn)矩電流比控制50-51
• 4.2.2 弱磁區(qū)域劃分及確定51-53
• 4.2.3 電流給定值的修正53-54
• 4.3 過調(diào)制策略54-59
• 4.3.1 過調(diào)制控制策略的研究現(xiàn)狀55-56
• 4.3.2 最小相角誤差過調(diào)制56
• 4.3.3 最小幅度誤差過調(diào)制56-58
• 4.3.4 兩種過調(diào)制的仿真模型搭建58-59
• 4.4 仿真結(jié)果59-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 實驗軟件介紹及實驗65-73
• 5.1 實驗系統(tǒng)軟件介紹65-66
• 5.1.1 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)程序介紹65-66
• 5.2 矢量控制實驗66-72
• 5.2.1 空載實驗66-69
• 5.2.2 負載實驗69-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-81
• 附錄81-85
• 附圖 1. 30k W變頻控制柜81-82
• 附圖 2. 控制柜電路板部分82
• 附圖 3. 控制柜變頻器主體82
• 附圖 4. 斷路器82-83
• 附圖 5. 限流起動電路83
• 附圖 6. 進、出線電抗器83-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86

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