【摘要】：隨著電子技術(shù)、伺服技術(shù)的發(fā)展和集成電路制造工藝的進步，極大地推動了交流伺服驅(qū)動器這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有響應快速和定位精確的特點，成為機床、紡織、包裝、工業(yè)機器人以及其它機械控制產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在這些工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應用。市場潛力巨大，在國內(nèi)外受到普遍關(guān)注。自主開發(fā)永磁同步交流驅(qū)動系統(tǒng)是將生產(chǎn)大國向技術(shù)強國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。然而高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計涉及到多個學科領(lǐng)域和專業(yè)技術(shù)。快速地開發(fā)高精度、性能良好、調(diào)速范圍大和位置控制精確的伺服驅(qū)動系統(tǒng)仍是國內(nèi)機械電子行業(yè)一個難點。 本文首先介紹了常用的永磁交流同步電機的數(shù)學模型、交流永磁同步電機的矢量控制理論和電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的基本原理，并利用Matlab軟件的Simulink組件實現(xiàn)了電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法。對采用轉(zhuǎn)子磁鏈矢量控制的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行仿真分析，采用防積分飽和比例積分控制器（Anti-Windup PI Controller）實現(xiàn)對永磁同步交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)、速度調(diào)節(jié)和位置調(diào)節(jié)的控制仿真模擬。然后搭建基于DSP的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)裝置。運用嵌入式開發(fā)工具，按照模塊化的設(shè)計思想，實現(xiàn)了對永磁同步交流電機伺服系統(tǒng)的電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計。這種全數(shù)字式的實現(xiàn)方式較為直觀，而且系統(tǒng)也不易受到外界環(huán)境的干擾。最后在基于DSP的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬件平臺上進行了實驗，實驗結(jié)果雖然沒仿真模擬的結(jié)果性能優(yōu)越，但基本上實現(xiàn)了預期目標。
【圖文】：

a) b)a) 異步電機，b) 永磁同步電機圖 1-1 異步電機和永磁同步電機初期的永磁同步電機依靠固定頻率電源供電，由于使用市電供電時，永磁同步自起動，所以需要設(shè)置阻尼繞組，利用其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使電機起動。當電機加速度后，由永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將電機加速到同步轉(zhuǎn)速。隨著微型計算機和電力電發(fā)展，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)開始應用永磁同步電機。因為變頻調(diào)速時，永磁同步阻尼繞組幫助電機起動。而且由于阻尼繞組的設(shè)置，電機的制造工藝更加復雜組發(fā)熱，電機轉(zhuǎn)子永磁體的溫度升高，電能損失變大，電能利用率下降。因此變器供電時，永磁同步電機通常不加阻尼繞組。新一代永磁材料的研制在上個年代取得巨大進步，釹鐵硼（NdFeB）的各項磁性能優(yōu)良，價格也相對較低。同步電機開始大量使用這種永磁材料，進而使得電機制造領(lǐng)域發(fā)生相應改進。形式的變化帶來電機設(shè)計的完善與進步。因而永磁同步電機的整體性能有了質(zhì)

內(nèi)裝式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖 1-2（b）所示，永磁體安裝在轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)部。為了提高電的靜態(tài)與動態(tài)性能，在永磁同步電機的定子鐵心內(nèi)圓與永磁體表面之間設(shè)置極靴。這極靴使用鐵磁材料，，而且還在極靴中設(shè)有鑄鋁鼠籠或者銅條鼠籠，增加阻尼或者實現(xiàn)動。在動態(tài)性能要求高或有自起動能力要求的永磁同步電機中廣泛使用。這種結(jié)構(gòu)中，于永磁體可以受到轉(zhuǎn)子極靴的保護，轉(zhuǎn)子的機械強度較高，堅固可靠。內(nèi)裝式的永磁步電機由于弱磁擴速方便，能夠運行于較高的轉(zhuǎn)速并且有較高的功率密度與過載能。這主要由它的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)所決定。由于內(nèi)裝式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出磁路上的不對稱，它的電磁性能和磁路屬于凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。雖然凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁路所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)對于提高電機的功率密度和過載能力也有幫助，但是電機的 q 軸電樞反應電抗要大于軸電樞反應電抗，即 Xq 大于 Xd，同常規(guī)直流電勵磁的凸極同步電機正好相反。造成種情況的原因是電機轉(zhuǎn)子縱軸磁路中永磁體的導磁率與于氣隙差不多。這造成內(nèi)裝式磁同步電機與常規(guī)同步電機的運行特性有很大不同。內(nèi)裝式永磁同步電機可細分成 3
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM921.541

【參考文獻】

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本文編號：2609278