本文關(guān)鍵詞：軸向磁場無鐵心無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動抑制策略研究

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【摘要】：軸向磁場無鐵心無刷直流電機是一種采用了無鐵心結(jié)構(gòu)的盤式電機,具有功率密度大、空間體積小、電機效率高等特點,該類電機在航空工業(yè)和電動汽車等對電機體積有特殊要求的領(lǐng)域有極大的市場前景。但該類電機的無鐵心結(jié)構(gòu)致使其在轉(zhuǎn)矩脈動方面的性能不能滿足要求,從而限制了其在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文主要研究軸向磁場無鐵心無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩脈動問題,并且提出了基于直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩脈動抑制方案。本文首先介紹了軸向磁場無鐵心無刷直流電機的發(fā)展簡介和國內(nèi)外對該電機轉(zhuǎn)矩脈動問題的研究現(xiàn)狀。介紹了軸向磁場無鐵心無刷直流電機獨特的定子無鐵心結(jié)構(gòu),研究了該電機的工作原理,分析了該電機的數(shù)學(xué)模型。本文通過實際測量實驗樣機的反電動勢和電機參數(shù),建立了軸向磁場無鐵心無刷直流電機的本體模型。搭建了傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)模型并進行仿真。其次,對軸向磁場無鐵心無刷直流電機電機轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因進行分析,并對常用的轉(zhuǎn)矩脈動抑制方案進行了討論。針對該種電機存在的由PWM斬波調(diào)速引起的轉(zhuǎn)矩脈動,采用基于BUCK電路的PAM控制策略進行仿真。仿真結(jié)果表明,只對一種轉(zhuǎn)矩脈動進行抑制無法達到提高電機性能的目的。然后,將直接轉(zhuǎn)矩控制算法應(yīng)用到軸向磁場無鐵心無刷直流電機控制系統(tǒng)中。分析了直接轉(zhuǎn)矩控制算法的原理,設(shè)計了軸向磁場無鐵心無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方案,并進行建模仿真。仿真結(jié)果表明,軸向磁場無鐵心無刷直流電機采用直接轉(zhuǎn)矩控制算法能取得良好的控制效果。最后,針對本課題所研究的實驗樣機,設(shè)計實現(xiàn)了軸向磁場無鐵心無刷直流電機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件部分使用了高性能的TMS320F28335DSP做主控芯片、高度集成的PS21564 IPM做功率驅(qū)動部分。在詳細分析了電機參數(shù)和控制需求的基礎(chǔ)上,根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制算法的控制思想,分模塊編寫了控制系統(tǒng)的軟件部分。使用實驗樣機完成實驗,結(jié)果表明直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制效果良好。
【關(guān)鍵詞】：軸向磁場無鐵心無刷直流電機 轉(zhuǎn)矩脈動 BUCK電路 直接轉(zhuǎn)矩控制
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM33
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要創(chuàng)新點3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 軸向磁場無鐵心無刷直流電機的發(fā)展概況10-11
• 1.3 軸向磁場無鐵心無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 電機轉(zhuǎn)矩脈動的分類11-12
• 1.3.2 轉(zhuǎn)矩脈動抑制策略的研究12-13
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 軸向磁場無鐵心無刷直流電機工作原理和建模仿真15-31
• 2.1 軸向磁場無鐵心無刷直流電機的基本結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.1 電機的本體結(jié)構(gòu)15-17
• 2.1.2 電機的位置檢測單元17
• 2.2 軸向磁場無鐵心無刷直流電機的工作原理17-20
• 2.3 軸向磁場無鐵心無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.4 軸向磁場無鐵心無刷直流電機的Simulink仿真22-31
• 2.4.1 電機本體模型22-26
• 2.4.2 傳統(tǒng)控制方法系統(tǒng)仿真26-31
• 第三章 軸向磁場無鐵心無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動和抑制策略研究31-43
• 3.1 軸向磁場無鐵心無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動原因分析31-37
• 3.1.1 非理想反電動勢引起的轉(zhuǎn)矩脈動31-32
• 3.1.2 換向引起的轉(zhuǎn)矩脈動32-35
• 3.1.3 PWM斬波調(diào)壓引起的轉(zhuǎn)矩脈動35-37
• 3.2 基于BUCK電路的轉(zhuǎn)矩脈動抑制策略研究37-43
• 3.2.1 基于BUCK電路的控制系統(tǒng)原理分析37-38
• 3.2.2 基于BUCK電路的控制系統(tǒng)仿真38-43
• 第四章 軸向磁場無鐵心無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制策略研究43-57
• 4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)概述43-44
• 4.2 軸向磁場無鐵心無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理44-53
• 4.2.1 空間電壓矢量45-47
• 4.2.2 空間電壓矢量和定子磁鏈的關(guān)系47-48
• 4.2.3 空間電壓矢量和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系48-49
• 4.2.4 定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩觀測49-53
• 4.3 軸向磁場無鐵心無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真53-57
• 第五章 軸向磁場無鐵心無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)設(shè)計57-67
• 5.1 控制系統(tǒng)綜述57
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計57-62
• 5.2.1 DSP控制器58-59
• 5.2.2 檢測電路59-60
• 5.2.3 功率驅(qū)動模塊60-62
• 5.2.4 DSP通訊模塊的設(shè)計62
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計62-64
• 5.3.1 控制程序的總體結(jié)構(gòu)62-63
• 5.3.2 位置和速度檢測子程序63
• 5.3.3 DTC控制程序63-64
• 5.4 實驗結(jié)果分析64-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻69-73
• 發(fā)表論文和科研情況說明73-75
• 致謝75

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1 邱建琪,史涔n，

本文編號：760787