【摘要】：內(nèi)置式永磁同步電動機(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)因其體積小、可靠性好、易于弱磁等優(yōu)點,已在交流調(diào)速系統(tǒng)中占據(jù)越來越重要的地位。本文在闡述永磁同步電動機弱磁擴速及控制策略研究近況的基礎(chǔ)上,針對弱磁難的問題,從電機的磁路設(shè)計和控制策略兩個方面展開研究。首先從利于弱磁的角度出發(fā),選擇IPMSM作為研究對象,在Clark和Park坐標變換以及永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,介紹了矢量控制以及電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的原理及方法,并詳細分析了各種矢量控制策略的優(yōu)缺點；其次,針對高擴速能力的IPMSM進行電磁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和尺寸的計算,從增大直軸電感的角度出發(fā),利用Ansoft軟件深入分析定子槽型、繞組結(jié)構(gòu)、氣隙長度和永磁體參數(shù)對弱磁性能的影響,在初步確定電機尺寸的基礎(chǔ)之上,利用模擬退火算法對其氣隙磁密和齒槽轉(zhuǎn)矩進行相應(yīng)的優(yōu)化分析,最后給出符合設(shè)計要求的電機技術(shù)參數(shù)；再次,借助Maxwell2D有限元分析軟件對設(shè)計的IPMSM進行動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能的分析,給出一種靜態(tài)場交直軸電感計算的新方法,并通過分析電機瞬態(tài)場計算結(jié)果中磁力線分布情況、感應(yīng)電勢及電流曲線、輸出轉(zhuǎn)矩曲線,驗證了所設(shè)計電機結(jié)構(gòu)和尺寸的合理性；最后,針對傳統(tǒng)的外部電壓環(huán)弱磁控制,考慮高速運行時電機參數(shù)變化對電流PI控制器的影響,在電流環(huán)加入電壓前饋解耦補償,然后用變速積分PI控制器和模糊自整定PI控制器替代外部電壓弱磁環(huán)中傳統(tǒng)的PI控制器,去磁電流△id的仿真結(jié)果驗證了這兩種PID控制算法都能夠減小超調(diào),改善控制系統(tǒng)的弱磁性能,其中變速積分PI控制器對系統(tǒng)動態(tài)性能的改進更為明顯。
[Abstract]:The built-in permanent magnet synchronous motor (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM) has been playing a more and more important role in AC speed regulation system because of its advantages such as small size, good reliability and easy magnetic weakening. In this paper, based on the recent research on the weak magnetic expansion and control strategy of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the magnetic circuit design and control strategy of PMSM are studied from two aspects: the design of magnetic circuit and the control strategy of PMSM. Firstly, from the point of view of weak magnetic field, IPMSM is chosen as the research object. On the basis of Clark and Park coordinate transformation and permanent magnet synchronous motor mathematical model, the principle and method of vector control and voltage space vector pulse width modulation are introduced. The advantages and disadvantages of various vector control strategies are analyzed in detail. Secondly, the optimization design and size calculation of electromagnetic structure for IPMSM with high expanding speed are carried out. From the angle of increasing the direct axis inductance, the stator slot and winding structure are deeply analyzed by Ansoft software. The effects of air gap length and permanent magnet parameters on the weak magnetic properties are analyzed. Based on the preliminary determination of the size of the motor, the air gap magnetic density and the slot torque are optimized by simulated annealing algorithm. Finally, the technical parameters of the motor that meet the design requirements are given. Thirdly, with the help of Maxwell2D finite element analysis software, the dynamic and steady-state performance of the designed IPMSM is analyzed, and a new method for calculating the axial inductance of the static field is presented, and the distribution of the magnetic force line in the calculation results of the transient field of the motor is analyzed. The inductive potential and current curves and the output torque curves verify the rationality of the structure and size of the designed motor. Finally, considering the influence of motor parameters on the current PI controller under the traditional external voltage loop weak magnetic control, the voltage feedforward decoupling compensation is added to the current loop. Then the variable speed integral PI controller and the fuzzy self tuning PI controller are used to replace the traditional PI controller in the external voltage weak magnetic loop. The simulation results of demagnetizing current id show that both PID control algorithms can reduce overshoot. The weak magnetic performance of the control system is improved, and the dynamic performance of the control system is improved more obviously by the variable speed integral PI controller.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM341

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉衛(wèi)國;李榕;;稀土永磁無刷直流電機弱磁機理研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2007年05期

2 李春艷;寇寶泉;程樹康;;永磁同步電動機弱磁擴速概況[J];微特電機;2008年01期

3 于家斌;秦曉飛;鄭軍;王云寬;;一種改進型超前角弱磁控制算法[J];電機與控制學(xué)報;2012年03期

4 陳寧;張躍;桂衛(wèi)華;喻壽益;;內(nèi)埋式永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的弱磁控制[J];控制理論與應(yīng)用;2013年06期

5 徐衍亮;電動汽車用永磁同步電動機功率特性及弱磁擴速能力研究(二)——最大輸入功率弱磁控制的功率特性及等效電流控制策略[J];山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2002年05期

6 鐘天云;湯寧平;;混合式步進電動機弱磁控制策略[J];福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年02期

7 余傳佩;楊鋒;齊飛霞;王翰林;孫永紅;崔利亞;;無磁、弱磁材料磁性能的測量方法與裝置研究[J];金屬功能材料;2008年03期

8 蔡傳真;程華富;周鷹;;公路對弱磁計量影響的分析[J];計測技術(shù);2009年04期

9 張文翔;曾岳南;李海波;;一種改進的異步電機電壓閉環(huán)弱磁控制方法[J];機電工程技術(shù);2013年05期

10 徐衍亮;電動汽車用永磁同步電動機功率特性及弱磁擴速能力研究(一)——恒轉(zhuǎn)矩控制及弱磁控制時的功率特性[J];山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2002年05期

相關(guān)會議論文 前5條

1 李江勇;劉國海;賈洪平;;電動車用永磁無刷直流電機的弱磁控制[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第七分冊）[南京理工大學(xué)學(xué)報（增刊）][C];2009年

2 吳玉新;鄢家財;馬紅霖;詹盲秋;;表貼式永磁交流伺服電機弱磁控制及工程實現(xiàn)[A];第五屆數(shù)控機床與自動化技術(shù)專家論壇、第18屆中國西部國際裝備制造業(yè)博覽會�？痆C];2014年

3 鄒蔥蔥;王洋;高揚;娜仁圖雅;楊文靜;;基于6RA70實現(xiàn)大電感供電的弱磁控制[A];2011年河北省冶金信息化自動化年會論文集[C];2011年

4 崔長志;田秀敏;;弱磁精選設(shè)備在磁鐵礦降硅提鐵中的研究與實踐[A];2005中國鋼鐵年會論文集（第2卷）[C];2005年

5 崔長志;劉小城;李洪文;;弱磁精選設(shè)備在磁鐵礦降硅提鐵中的研究與實踐[A];2005年全國選礦高效節(jié)能技術(shù)及設(shè)備學(xué)術(shù)研討與成果推廣交流會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 徐海軍 浪成江;酒鋼弱磁鐵精礦提質(zhì)降雜實驗研究取得突破[N];中國冶金報;2006年

2 ;細微之處辨真?zhèn)蝃N];中國質(zhì)量報;2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 嚴嵐;永磁無刷直流電機弱磁技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 華新強;電動汽車PMSM驅(qū)動系統(tǒng)的精確轉(zhuǎn)矩控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

2 劉子豪;電動汽車IPMSM驅(qū)動系統(tǒng)的弱磁控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

3 馬巧麗;內(nèi)置式永磁同步電動機的優(yōu)化設(shè)計及其弱磁性能分析[D];福州大學(xué);2014年

4 華強;永磁無刷直流電機恒功率弱磁控制研究[D];浙江大學(xué);2004年

5 王旭;輪式驅(qū)動用表貼式永磁同步電機弱磁算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 徐瓊;改善永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)弱磁控制性能的方法研究[D];湖南大學(xué);2013年

7 付嚴偉;三相永磁電機伺服系統(tǒng)弱磁控制方法的研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

8 張鵬;永磁同步電動機弱磁調(diào)速控制方法的研究[D];天津大學(xué);2007年

9 王彬杰;感應(yīng)電機弱磁控制技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 黃志文;三相永磁開關(guān)磁鏈電機弱磁技術(shù)的研究[D];浙江大學(xué);2008年

，

本文編號：2368307