本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)因其具有效率高、功率因數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡單等眾多優(yōu)勢,被大量應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,尤其以城市軌道交通和電動(dòng)汽車中使用最為廣泛。目前對永磁同步電機(jī)控制策略的研究主要有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩個(gè)方向。直接轉(zhuǎn)矩控制的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在魯棒性強(qiáng)、控制思想簡潔以及轉(zhuǎn)巨響快等方面。因此近幾年對直接轉(zhuǎn)矩控制的研究和應(yīng)用越來越多。對直接轉(zhuǎn)矩控制的研究主要有這樣幾個(gè)方面:磁鏈觀測、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)技術(shù)、無位置傳感器技術(shù)以及本文重點(diǎn)研究的的弱磁控制。相比于電勵(lì)磁同步電機(jī),永磁同步電機(jī)的弱磁運(yùn)行比較困難。提高永磁同步電機(jī)的弱磁運(yùn)行能力,對于提高電機(jī)性能具有重要意義。本文的研究內(nèi)容如下:(1)分析了直接轉(zhuǎn)矩控制中幾種傳統(tǒng)磁鏈觀測器的特點(diǎn)。對改進(jìn)的幅值限定補(bǔ)償積分器的的原理和性能做了分析研究。通過仿真對比,證明了改進(jìn)的幅值限定補(bǔ)償積分器與傳統(tǒng)純積分器相比,能有效的抑制因直流誤差信號引起的磁鏈漂移,提高了磁鏈觀測精度。(2)提出了一種魯棒性自調(diào)節(jié)的MTPA(Maximum Torque per Ampere,每安培最大轉(zhuǎn)矩)控制方法,該方法不依賴電機(jī)參數(shù),具有較好的魯棒性,同時(shí)適合數(shù)字化控制。研究了如何將MTPA控制策略應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)矩控制中。分別以凸極式和隱極式永磁同步電機(jī)為研究對象,推導(dǎo)出二者的MTPA控制條件。通過仿真,將MTPA控制與恒磁通控制做對比。仿真結(jié)果證明,MTPA控制能有效減小電機(jī)輕載時(shí)的無功損耗,提高電機(jī)的運(yùn)行效率。(3)闡明了永磁體的去磁特性、永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的原理以及實(shí)現(xiàn)方法。分析了直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的穩(wěn)定性,認(rèn)為轉(zhuǎn)矩角超出可控范圍是導(dǎo)致電機(jī)弱磁失控的根本原因。分析了負(fù)載率對電機(jī)弱磁運(yùn)行能力的影響。提出了一種有轉(zhuǎn)矩角限幅控制的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制方法。仿真結(jié)果表明,對轉(zhuǎn)矩角的限幅控制能有效防止因轉(zhuǎn)矩角劇烈震蕩引起的失步失控,提高了深度弱磁時(shí)的穩(wěn)定性。電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到5.5倍基速。(4)對永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的DSP軟件系統(tǒng)做了設(shè)計(jì)。包括數(shù)字化磁鏈觀測器、主程序和A/D中斷子程序的流程圖設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：弱磁控制 每安培最大轉(zhuǎn)矩 磁鏈觀測 直接轉(zhuǎn)矩控制
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 論文的研究背景及意義9
• 1.2 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)技術(shù)9-10
• 1.2.2 定子磁鏈觀測器的改進(jìn)10-11
• 1.2.3 無位置速度傳感器運(yùn)行方法11
• 1.2.4 直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制11
• 1.3 永磁同步電機(jī)的高性能控制方法11-14
• 1.3.1 永磁同步電機(jī)的矢量控制12
• 1.3.2 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制12-14
• 2 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制14-24
• 2.1 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型14-17
• 2.2 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制原理及方法17-23
• 2.2.1 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制原理17-18
• 2.2.2 電壓矢量的選擇18-21
• 2.2.3 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法21-23
• 2.3 小結(jié)23-24
• 3 直接轉(zhuǎn)矩控制磁鏈觀測器的改進(jìn)與分析24-29
• 3.1 常用的磁鏈觀測器模型24-25
• 3.1.1 u-i模型24
• 3.1.2 i-n模型24-25
• 3.1.3 u-n模型25
• 3.2 幅值限定的改進(jìn)積分器25-27
• 3.3 仿真與分析27-28
• 3.4 小結(jié)28-29
• 4 MTPA控制策略29-36
• 4.1 MTPA控制原理及方法29-30
• 4.2 一種魯棒性自調(diào)節(jié)的MTPA控制策略30-32
• 4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制中的MTPA控制32-33
• 4.3.1 凸極式永磁同步電機(jī)的MTPA控制32-33
• 4.3.2 隱極式永磁同步電機(jī)的MTPA控制33
• 4.4 仿真與分析33-35
• 4.5 小結(jié)35-36
• 5 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制36-48
• 5.1 引言36
• 5.2 永磁體的去磁特性36-37
• 5.3 弱磁運(yùn)行的限制條件37-39
• 5.4 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的實(shí)現(xiàn)方法39-41
• 5.5 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制仿真分析41-43
• 5.6 有轉(zhuǎn)矩角限幅控制的直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制43-46
• 5.7 失磁飛車現(xiàn)象分析46-47
• 5.8 小結(jié)47-48
• 6 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制DSP軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-52
• 6.1 以DSP為核心的直接轉(zhuǎn)矩控制硬件系統(tǒng)48
• 6.2 直接轉(zhuǎn)矩控制DSP軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-51
• 6.3 小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 附錄A 部分A/D中斷子程序57-59
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果59

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