發(fā)布時(shí)間：2018-03-18 00:04

  本文選題：無(wú)鐵心電機(jī)　切入點(diǎn)：串電感　出處：《天津大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)具有功率密度高、軸向尺寸短、過(guò)載能力強(qiáng)、無(wú)齒槽轉(zhuǎn)矩等一系列的優(yōu)點(diǎn),特別適合應(yīng)用在對(duì)電機(jī)有扁平結(jié)構(gòu)要求的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。但由于電機(jī)采用的是無(wú)鐵心結(jié)構(gòu),電機(jī)定子繞組的電感值很小,如果使用傳統(tǒng)的電壓型逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī),繞組內(nèi)的電流不能連續(xù),從而導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。本課題的研究目的是解決盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)控制的難點(diǎn),研發(fā)出適合此類電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。為此,本文針對(duì)盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)的特點(diǎn),在詳細(xì)分析了電流波動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理后,借助于傳統(tǒng)電機(jī)的控制理論,對(duì)以下幾種控制策略在盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)控制上的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和研究:1.主回路串電感的控制方法。采用傳統(tǒng)的兩電平電壓型逆變器供電,控制算法上采用基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制。探討了控制系統(tǒng)在串入不同感值的電感情況下的轉(zhuǎn)矩波動(dòng),以及控制系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)載下的運(yùn)行特性。2.基于前置電流型斬波電路的控制方法�？刂撇呗陨喜捎脙蓛蓪�(dǎo)通、每相導(dǎo)通120°的控制方式。根據(jù)角度傳感器反饋的轉(zhuǎn)子角度值,結(jié)合提出的電流控制算法來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整給定的參考電流矢量。通過(guò)控制電流型斬波電路的占空比,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)處于導(dǎo)通狀態(tài)下的電機(jī)定子繞組內(nèi)電流的調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。3.基于三電平逆變器的控制方法。為提高逆變器的開(kāi)關(guān)頻率,減小由于電感小所導(dǎo)致的電流波動(dòng)問(wèn)題,系統(tǒng)采用MOSFET作為功率驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管,對(duì)基于二極管箝位型的三電平逆變器在盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的研究和探討。結(jié)合基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制,并減小了由于小電感所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。4.由于電機(jī)的無(wú)鐵心結(jié)構(gòu),盤(pán)式無(wú)鐵心電機(jī)的電樞反應(yīng)很弱,對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的弱磁控制非常困難。而當(dāng)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)接近母線電壓時(shí),想要進(jìn)一步提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速,就需要提高母線電壓�；谝陨戏治�,本文采用Buck-Boost變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的升降壓控制,從而減小盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的電流波動(dòng)和拓寬電機(jī)的調(diào)速范圍。
[Abstract]:The disk core free permanent magnet synchronous motor has a series of advantages, such as high power density, short axial dimension, strong overload ability, no tooth slot torque, etc. It is especially suitable for driving the motor with flat structure. However, the inductance of the stator winding of the motor is very small because of the iron-free structure of the motor. If the traditional voltage source inverter is used to drive the motor, The current in the winding is not continuous, which leads to the large electromagnetic torque ripple of the motor. The purpose of this paper is to solve the difficulties in the control of the disc iron-less permanent magnet synchronous motor, and to develop a drive control system suitable for this kind of motor. In this paper, according to the characteristics of structure and parameters of disk core free permanent magnet synchronous motor (PMSM), the mechanism of current fluctuation is analyzed in detail, and the control theory of traditional motor is used. In this paper, the application of the following control strategies in the control of the disk core free permanent magnet synchronous motor (PMSM) is analyzed and studied in detail. The control method of the main loop series inductance is analyzed and studied in detail. The traditional two-level voltage source inverter is used to supply the power. The vector control based on rotor flux orientation is used in the control algorithm. The torque ripple of the control system under the condition of different inductance with different inductance is discussed. And the operating characteristics of the control system under different speed and load. 2. Based on the control method of the front current chopper circuit, the control strategy is based on two switches and 120 擄per phase. According to the rotor angle value feedback from the angle sensor, Combined with the proposed current control algorithm, the given reference current vector can be adjusted in real time. By controlling the duty cycle of the current mode chopper circuit, the current in the stator winding of the motor in the state of conduction can be adjusted. In order to improve the switching frequency of the inverter and reduce the current fluctuation caused by the small inductance, MOSFET is used as the power driven switch tube. The application of the three-level inverter based on diode clamping in the control system of the disc iron-less permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied and discussed in detail, combined with the space vector control algorithm based on rotor magnetic field orientation. The torque control of the motor is realized, and the torque ripple caused by the small inductance is reduced. 4. Because of the iron-free structure of the motor, the armature reaction of the disc iron-less motor is very weak. It is very difficult to control the weak magnetic field of the rotor. However, if the back EMF of the motor is close to the bus voltage, it is necessary to increase the bus voltage to further increase the speed of the motor. In this paper, the Buck-Boost converter is used to control the bus voltage, which reduces the current fluctuation and widens the speed range of the disc core free permanent magnet synchronous motor (PMSM).
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM341;U469.72

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本文編號(hào)：1627080