【摘要】：隨著電力電子技術、計算機技術和電機控制理論不斷發(fā)展,永磁同步電機因為其體積小、重量輕、可靠性好、效率高等特點,被廣泛應用于風力發(fā)電、電動汽車、電力船舶推進和航天航空等領域。在設計早期階段,常用離線仿真來完成永磁同步電機的設計和測試工作。但是離線仿真的缺點是,其結果不能對控制器軟件的實時參量進行評價,同時由于存在開關元器件的原因,系統(tǒng)的仿真時間過長。而半實物仿真技術,如硬件在環(huán)(HIL)和快速控制原型(RCP),可以解決這些問題。HIL半實物仿真,用實時的數(shù)學模型來模擬被控對象,并與真實的控制器連接,進行整個系統(tǒng)的實時仿真測試,可以降低研發(fā)成本,縮短系統(tǒng)開發(fā)周期,并且實驗可重復性好,可進行極端或故障條件下的實驗。隨著電機技術的提升,基于有限元分析的仿真軟件已成為電機設計和開發(fā)的必要工具。與傳統(tǒng)的永磁同步電機d-q數(shù)學模型相比, JMAG有限元分析模型能夠更好地模擬電機磁路的非線性特點,其結果更加精確。 首先,介紹了永磁同步電機的基本結構,建立了靜止三相坐標系和d-q坐標系下永磁同步電機的數(shù)學模型,分析了目前常用的永磁同步電機矢量控制的不同方法,并詳細闡述了id=0矢量控制策略的原理框圖和各組成部分的實現(xiàn)方法。 其次,介紹了有限元分析方法的理論基礎；基于JMAG軟件,建立了永磁同步電機的有限元模型；有限元模型求解分析后,導出RTT文件,在Simulink中建立了永磁同步電機的JMAG-RT模型。 再次,設計了永磁同步電機驅動系統(tǒng)硬件在環(huán)半實物仿真平臺的組成結構,包括RT-LAB實時仿真模型和DSP電機控制器。其中,實時仿真模型包括永磁同步電機JMAG-RT模型、帶時間戳的三相逆變橋和增量式編碼器實時模型。DSP電機控制器的設計過程,包括硬件部分和軟件部分。 最后,本文進行了永磁同步電機驅動系統(tǒng)硬件在環(huán)半實物仿真平臺的實驗驗證。在Simulink中進行離線仿真,驗證了id=0的矢量控制方案；對離線模型進行編輯和調試后,完成了HIL半實物平臺的實時仿真；搭建了永磁同步電機驅動系統(tǒng)的全實物實驗平臺,通過對比全實物實驗和HIL半實物仿真的結果,驗證了所建立的永磁電機HIL半實物平臺具有較高的準確度。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM341

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本文編號：2568956