本文關鍵詞：永磁輔助式磁阻同步伺服電機及控制研究

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【摘要】：永磁同步電動機在伺服系統(tǒng)中得到了廣泛應用,然而永磁同步伺服電機面臨成本、過壓和調速范圍比較窄等問題。為此本文研究一種新型永磁輔助式磁阻同步伺服電機及其控制系統(tǒng)。與永磁同步伺服電機相比,永磁輔助式磁阻同步伺服電機具有成本低、不存在過壓和退磁風險和轉動慣量小等優(yōu)點,在伺服系統(tǒng)中有著良好的應用前景。本文首先研究永磁輔助式磁阻同步電機本體的電磁結構優(yōu)化,利用有限元仿真軟件Maxwell對極槽配合、轉子結構等進行優(yōu)化研究,得到永磁輔助式磁阻同步電機樣機結構;其次,針對Matlab電機數(shù)學建模仿真的局限性,本文研究基于磁路-電路的Maxwell-Simplorer協(xié)同仿真平臺,建立協(xié)同仿真中電機本體磁路模型及矢量控制中坐標變換、SVPWM調制模塊的模型并進行仿真;再次,針對最大轉矩電流控制中的轉矩角計算偏差問題,本文研究永磁輔助式磁阻同步電機基速下利用電機諧波分析進行電機參數(shù)辨識,加入變步長轉矩角補償后得到最大轉矩角,形成了基于諧波參數(shù)辨識變步長補償?shù)腗TPA控制策略;第四,針對弱磁分區(qū)及電流算法復雜的問題,本文將弱磁區(qū)域分為弱磁I區(qū)、弱磁II區(qū)和弱磁III區(qū),并推導分析每個弱磁區(qū)域d、q電流給定的簡便算法,包括弱磁I區(qū)的電壓反饋弱磁算法、弱磁II區(qū)的單電流調節(jié)器弱磁算法、弱磁III區(qū)的弱磁算法,形成基于三段式分區(qū)弱磁的控制策略;第五,設計制作1.5k W永磁輔助式磁阻同步電機樣機,設計以TI公司的TMS320F2808為主控芯片、以Infineon公司的IKCM30F60GA為功率器件、以旋轉變壓器為速度位置檢測元件的永磁輔助式磁阻同步電機伺服控制器,并在CCS3.3上編寫永磁輔助式磁阻同步電機全速度范圍矢量控制程序;最后,搭建永磁輔助式磁阻同步電機實驗平臺,在此平臺上進行了系列實驗研究,并與永磁輔助式磁阻同步電機協(xié)同仿真結果做了比較,驗證了全速度范圍矢量控制算法的合理性,表明永磁輔助式磁阻同步電機在伺服應用中的可行性。
【關鍵詞】：永磁輔助式磁阻同步伺服電機 最大轉矩電流比 弱磁控制 協(xié)同仿真 現(xiàn)場實驗
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM383.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 永磁伺服系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 本文研究內容及章節(jié)安排13-15
• 第2章 PMa Syn RM伺服電機電磁設計15-25
• 2.1 極槽配合方案的選擇15-18
• 2.2 轉子結構方案的選擇18-19
• 2.3 樣機方案仿真確定19-23
• 2.4 PMa Syn RM矢量控制原理23-24
• 2.5 本章小節(jié)24-25
• 第3章 基于Maxwell-Simplorer矢量控制的協(xié)同仿真25-39
• 3.1 Simplorer簡介25-26
• 3.2 Pma Syn RM 仿真模型26-28
• 3.2.1 Maxwell協(xié)同仿真模型26-27
• 3.2.2 Pma Syn RM電機數(shù)學仿真模型27-28
• 3.3 Simplorer協(xié)同仿真模型28-38
• 3.3.1 坐標變換28-30
• 3.3.2 坐標變換在Simplorer中的模型實現(xiàn)30-31
• 3.3.3 空間矢量脈寬調制(SVPWM)的原理31-36
• 3.3.4 SVPWM在Simplorer中的模型實現(xiàn)36-38
• 3.3.5 硬件仿真38
• 3.4 本章小節(jié)38-39
• 第4章 PMa Syn RM伺服電機全速度范圍控制39-54
• 4.1 基于參數(shù)辨識的最大轉矩電流比控制策略研究39-46
• 4.1.1 最大轉矩電流比原理39-40
• 4.1.2 基于 PMa Syn RM 伺服電機諧波方程的參數(shù)辨識40-44
• 4.1.3 協(xié)同仿真實現(xiàn)及結果44-46
• 4.2 PMa Syn RM分區(qū)弱磁控制研究46-53
• 4.2.1 分區(qū)弱磁原理46-47
• 4.2.2 弱磁區(qū)域分析47-52
• 4.2.3 協(xié)同仿真實現(xiàn)及結果52-53
• 4.3 本章小節(jié)53-54
• 第5章 PMa Syn RM伺服電機實驗研究54-72
• 5.1 控制器硬件電路54-59
• 5.1.1 驅動板54-56
• 5.1.2 控制板56-59
• 5.2 控制器軟件算法59-63
• 5.2.1 控制系統(tǒng)結構59-61
• 5.2.2 程序軟件設計61-63
• 5.3 PMa Syn RM全速度范圍運行實驗63-71
• 5.3.1 PMa Syn RM發(fā)電實驗63-65
• 5.3.2 PMa Syn RM電感測量實驗65-66
• 5.3.3 PMa Syn RM控制器性能實驗66-67
• 5.3.4 PMa Syn RM全速度范圍電動實驗67-71
• 5.4 本章小結71-72
• 第6章 全文總結與展望72-74
• 6.1 全文總結72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 附錄79-80
• 碩士學位論文信息備案表80

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本文編號：575577