本文關(guān)鍵詞：永磁同步電動機永磁磁鏈監(jiān)測研究

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【摘要】：永磁同步電機(PMSM)具有重量輕,結(jié)構(gòu)簡單,損耗小,效率高等優(yōu)點,但是對于永磁同步電機控制系統(tǒng),在高溫或大電流條件下電機永磁體將會發(fā)生不可逆失磁,這會導(dǎo)致電機空載電勢下降,性能退化,甚至可能造成電機的損壞,嚴(yán)重影響到電機的效率、性能和可靠性,為了減少永磁體失磁故障而造成的經(jīng)濟損失,必須對永磁同步電機永磁體的失磁情況實現(xiàn)在線監(jiān)測,盡量減少因電機失磁造成的損失,從而降低維護成本。論文主要研究基于擴展卡爾曼濾波及其改進方法對永磁同步電機的永磁體磁鏈信息進行在線監(jiān)測。首先,分析了永磁同步電機的永磁體磁鏈監(jiān)測現(xiàn)狀和失磁原因,討論了當(dāng)今電機控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀;分析了永磁同步電機的類型及其結(jié)構(gòu),闡述了坐標(biāo)變換的原理,重點推導(dǎo)了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型及其模型的坐標(biāo)變換,介紹向量控制原理與SVPWM技術(shù)。然后,重點討論了卡爾曼濾波與擴展卡爾曼濾波(EKF)的工作原理,并對擴展卡爾曼濾波中的數(shù)學(xué)模型加以改進,使其與永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型相結(jié)合,最終達到對永磁同步電機的永磁磁鏈精確地在線監(jiān)測的目的。本文選取同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的永磁體磁鏈與定子電流作為狀態(tài)變量,建立一個能夠?qū)崟r提供準(zhǔn)確永磁磁鏈信息的擴展卡爾曼濾波器及其改進方法的系統(tǒng),并在matlab R2009a下構(gòu)建仿真模型并對系統(tǒng)進行動態(tài)仿真,仿真結(jié)果驗證了該算法的可行性,表明擴展卡爾曼濾波系統(tǒng)能準(zhǔn)確地在線監(jiān)測出永磁體磁鏈信息。最后,給出了相應(yīng)的實際實驗平臺設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 永磁磁鏈 擴展卡爾曼濾波 失磁
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 本論文研究課題的目的和意義9-10
• 1.2 永磁電機的失磁原因10-11
• 1.3 永磁電機磁鏈監(jiān)測研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 當(dāng)今電機控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀12-14
• 1.5 卡爾曼濾波器的算法發(fā)展14-15
• 1.5.1 濾波器中的隨機變量14-15
• 1.5.2 濾波迭代算法的介紹15
• 1.6 本論文的主要工作和內(nèi)容安排15-17
• 第二章 永磁同步電動機的組成和數(shù)學(xué)原理17-33
• 2.1 永磁同步電動機的組成和原理17-18
• 2.2 永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型18-24
• 2.2.1 三相坐標(biāo)系下永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.2.2 兩相坐標(biāo)系下永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.2.3 dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.3 永磁同步電動機的 =0di向量控制24-26
• 2.4 SVPWM技術(shù)26-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 擴展卡爾曼濾波的原理及其改進方法33-48
• 3.1 卡爾曼濾波原理33-37
• 3.1.1 過程信號的被估計過程33-34
• 3.1.2 濾波器的計算原型34-35
• 3.1.3 離散的卡爾曼濾波器算法35-37
• 3.2 擴展卡爾曼濾波的原理37-41
• 3.2.1 濾波器的計算原型37-40
• 3.2.2 擴展卡爾曼濾波器在PMSM上的運用40-41
• 3.3 EKF及其改進算法對永磁同步電動機永磁磁鏈的觀測41-47
• 3.3.1 基于EKF對永磁同步電動機永磁磁鏈的觀測模型41-44
• 3.3.2 改進后的EKF算法對永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于EKF及其改進方法的仿真分析48-59
• 4.1 基于EKF的永磁同步電機磁鏈的仿真分析48-55
• 4.1.1 各子模塊在仿真系統(tǒng)中的簡圖48-52
• 4.1.2 基于EKF算法的仿真波形及分析52-55
• 4.2 基于改進后的EKF算法的永磁同步電機的磁鏈仿真分析55-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第五章 實驗的設(shè)計59-69
• 5.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)介紹59-66
• 5.1.1 系統(tǒng)的主電路與保護電路60-62
• 5.1.2 采樣電路62-65
• 5.1.3 TMS320F2812DSP芯片的簡單介紹65-66
• 5.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計介紹66-68
• 5.2.1 系統(tǒng)的主程序66-67
• 5.2.2 系統(tǒng)的中斷程序67-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69
• 6.2 研究展望69-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀學(xué)位期間主要科研成果75-76
• 致謝76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李紅梅;陳濤;姚宏洋;;電動汽車PMSM退磁故障機理、診斷及發(fā)展[J];電工技術(shù)學(xué)報;2013年08期

2 宋博翰;崔建國;劉東;李威;吳家仁;陸穎;;基于Hilbert-Huang變換的電機故障診斷與仿真技術(shù)研究[J];沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2010年04期

3 孫巨祿,蘇鵬聲,李永東;自調(diào)整模糊控制器在異步電機矢量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年09期

4 朱昊;肖曦;李永東;;永磁同步電機轉(zhuǎn)矩預(yù)測控制的磁鏈控制算法[J];中國電機工程學(xué)報;2010年21期

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本文編號：931798