本文關(guān)鍵詞：電力牽引永磁同步電機矢量控制與調(diào)制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有效率高、可靠性高、功率密度大、啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點,將其用于電力機車牽引傳動系統(tǒng)有助于提高系統(tǒng)效率,降低故障率并實現(xiàn)列車輕量化,符合國家節(jié)能減排的長遠(yuǎn)目標(biāo),對其開展研究具有重要的理論價值與現(xiàn)實意義。本文以電力牽引傳動系統(tǒng)中的PMSM為研究對象,重點從增大啟動轉(zhuǎn)矩、擴展調(diào)速范圍、提高電機效率、降低轉(zhuǎn)矩脈動、減小定子電流諧波等方面對PMSM控制與調(diào)制算法進(jìn)行了深入研究。具體內(nèi)容如下：首先,介紹了PMSM及其控制與調(diào)制算法研究現(xiàn)狀,并在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立其數(shù)學(xué)模型；以PMSM數(shù)學(xué)模型為依托,對其矢量控制基本原理進(jìn)行研究；針對高速電力機車啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣的特點,對PMSM最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、負(fù)直軸電流補償弱磁控制以及最大轉(zhuǎn)矩電壓比弱磁控制三種矢量控制算法進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究,并給出了受限于電壓與電流極限圓的最佳定子電流控制軌跡；針對PMSM特有的啟動困難問題,給出了一種利用無速度傳感器技術(shù)與傳統(tǒng)相對位置傳感器技術(shù)相結(jié)合的速度檢測方案,實現(xiàn)了低成本高精度的PMSM轉(zhuǎn)子絕對位置檢測。然后,建立了三相兩電平逆變器數(shù)學(xué)模型,對逆變器異步空間矢量調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)進(jìn)行了研究,并結(jié)合其電壓矢量合成與作用原理,研究了同步SVPWM合成算法；對影響PMSM轉(zhuǎn)矩脈動的因素進(jìn)行研究,給出了以電機定子磁鏈面積等效為原則的同步SVPWM設(shè)計方案；為降低PMSM轉(zhuǎn)矩脈動,以電機定子磁鏈形狀趨近于圓和減小磁鏈δ角脈動為原則,對同步SVPWM參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；結(jié)合電力牽引傳動系統(tǒng)中逆變器開關(guān)頻率較低等特點,給出了多模式的調(diào)制算法,進(jìn)而研究了不同調(diào)制算法間切換對轉(zhuǎn)矩脈動的影響。最后,對TMS320F28335 DSP進(jìn)行編程,于RT-LAB中搭建PMSM牽引傳動系統(tǒng)模型,并在以其兩者為核心的硬件在回路半實物平臺上進(jìn)行實驗。實現(xiàn)了低開關(guān)頻率下PMSM矢量控制與調(diào)制算法,其啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣,且在整個調(diào)速范圍內(nèi)均保持較低轉(zhuǎn)矩脈動與較小定子電流諧波。半實物實驗結(jié)果驗證了本文所給出的PMSM矢量控制與調(diào)制算法的正確性與有效性。
【關(guān)鍵詞】：PMSM 矢量控制 弱磁 低開關(guān)頻率 多模式調(diào)制 轉(zhuǎn)子初始位置檢測
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 交流傳動系統(tǒng)中PMSM發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 PMSM的挑戰(zhàn)與選擇11-12
• 1.2.2 PMSM控制策略12-14
• 1.2.3 PMSM轉(zhuǎn)子絕對位置檢測14-15
• 1.2.4 逆變器調(diào)制策略15-16
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 PMSM矢量控制系統(tǒng)17-35
• 2.1 PMSM數(shù)學(xué)模型17-22
• 2.1.1 ABC坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.1.2 dq坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.2 PMSM磁場定向矢量控制22-25
• 2.2.1 矢量控制策略22-23
• 2.2.2 前饋電壓解耦補償23-24
• 2.2.3 矢量控制系統(tǒng)設(shè)計24-25
• 2.3 PMSM弱磁控制25-31
• 2.3.1 電流極限圓與電壓極限圓25-26
• 2.3.2 弱磁控制原理26-27
• 2.3.3 最大轉(zhuǎn)矩電流比控制27-28
• 2.3.4 負(fù)直軸電流補償弱磁控制28-30
• 2.3.5 最大轉(zhuǎn)矩電壓比控制30-31
• 2.4 PMSM轉(zhuǎn)子位置檢測31-34
• 2.4.1 轉(zhuǎn)子位置檢測方法31-32
• 2.4.2 轉(zhuǎn)子初始位置檢測系統(tǒng)設(shè)計32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 電力牽引逆變器全速域調(diào)制算法35-50
• 3.1 三相兩電平逆變器異步SVPWM35-37
• 3.1.1 兩電平逆變器結(jié)構(gòu)與工作原理35-36
• 3.1.2 異步SVPWM算法36-37
• 3.2 兩電平逆變器同步SVPWM及優(yōu)化37-48
• 3.2.1 分段同步SVPWM37-38
• 3.2.2 同步SVPWM基本矢量作用角度38-40
• 3.2.3 基于磁鏈面積等效的同步SVPWM設(shè)計40-46
• 3.2.4 基于減小轉(zhuǎn)矩脈動的同步SVPWM優(yōu)化46-48
• 3.3 多模式SVPWM切換策略48-49
• 3.3.1 異步SVPWM之間切換48
• 3.3.2 同步SVPWM之間切換48-49
• 3.3.3 異步與同步SVPWM之間切換49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 控制與調(diào)制算法仿真驗證50-60
• 4.1 轉(zhuǎn)子初始位置檢測50-52
• 4.2 矢量控制及弱磁52-55
• 4.3 牽引逆變器多模式調(diào)制55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 控制與調(diào)制算法半實物實驗驗證60-67
• 5.1 半實物實時仿真技術(shù)60
• 5.2 半實物實驗平臺設(shè)計60-62
• 5.3 DSP程序設(shè)計62-63
• 5.4 實驗結(jié)果與分析63-65
• 5.5 本章小結(jié)65-67
• 總結(jié)與展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文72
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項目72

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  本文關(guān)鍵詞：電力牽引永磁同步電機矢量控制與調(diào)制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：491409