【摘要】：永磁同步電機(permanent magnet synchronous motor,簡稱PMSM)具有尺寸小、慣量小、效率高等優(yōu)點,在不同的領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)在快速性、抗干擾性及魯棒性等許多方面存在諸多問題,傳統(tǒng)的控制策略難以實現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的高性能控制,因此研究高效的控制策略來提高永磁同步電機控制性能是一個十分有價值的研究領(lǐng)域。針對上述問題,本文提出了基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法,并著重在以下幾個方面展開了深入的研究。首先,介紹了坐標(biāo)變換方法,建立了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,研究了矢量控制理論,分析了id=0控制、最大轉(zhuǎn)矩電流比控制和弱磁控制策略,借助公式推導(dǎo)闡明了電流最優(yōu)分配問題,實現(xiàn)對輸出轉(zhuǎn)矩的提升。其次,以表貼式永磁同步電機為研究對象,介紹了內(nèi)�？刂频母拍詈托再|(zhì),分析了內(nèi)模控制系統(tǒng)的魯棒性,研究了內(nèi)模參數(shù)對永磁同步電機系統(tǒng)快速性、抗干擾性及魯棒性的影響,并研究了內(nèi)�？刂破鞯脑O(shè)計方法。接著在傳統(tǒng)內(nèi)模控制的基礎(chǔ)上提出了基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法,對三自由度內(nèi)�？刂葡到y(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒跟蹤能力進行了詳細(xì)分析,并設(shè)計了永磁同步電機控制系統(tǒng)的三自由度內(nèi)模控制器。最后,根據(jù)理論分析,利用MATLAB軟件對基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法進行仿真分析,以驗證方法的正確性和有效性,并建立了基于數(shù)字信號處理芯片TMS320F28335的永磁同步電機實驗平臺,對所設(shè)計的基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進行了實驗驗證。仿真與實驗結(jié)果表明本文所提出的基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法具有更快的動態(tài)響應(yīng)速度、更好的干擾抑制性能以及對模型誤差和參數(shù)變化的魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341;TP273
【圖文】：

5 基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法仿真驗證根據(jù)前面章節(jié)對永磁同步電機三自由度內(nèi)�？刂品椒ǖ慕榻B和分析，搭建了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)模型進行仿真。下面對比于傳統(tǒng)內(nèi)模控制方法，從仿真結(jié)果方面分析基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法對系統(tǒng)控制性能的改善效果。5.1 仿真模型為了驗證本文提出的基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法的正確性和有效性，在 MATLAB/Simulink 中搭建了基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型，如圖 5-1 所示。在仿真模型中，3DOF-IMC 模塊是根據(jù)本文方法設(shè)計的三自由度內(nèi)模控制器，具體如圖 5-2 所示，2r/2s 模塊是 Park 逆變換，SVPWM 模塊是空間矢量調(diào)制，用以驅(qū)動逆變器產(chǎn)生電機運行所需的電壓和電流。因被控對象為表貼式永磁同步電機，故采用 id=0 的控制方式，轉(zhuǎn)速環(huán)仍為 PI 調(diào)節(jié)器控制，仿真參數(shù)為：額定功率PN=1.5kW，額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，定子電阻 Rs=3.3Ω，直軸電感 Ld=18.99mH，交軸電感 Lq=18.99mH，轉(zhuǎn)動慣量 J=0.04kg·m2，極對數(shù) pn=2。

圖 5-2 三自由度內(nèi)�？刂破鞯姆抡婺Ｐ虵ig. 5-2 Simulation model of three degree of freedom internal model controller驗證及分析速范圍正確性仿真驗證證基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機矢量控制方法的正確性，進蹤的仿真。圖 5-3 給出了本文提出的方法控制時的電機在不同轉(zhuǎn)速指圖 5-3 (a)為全速段的轉(zhuǎn)速輸出波形，圖中包含五個轉(zhuǎn)速段 150 r/min，in，1200 r/min，600 r/min，從圖中可以看出，在各個轉(zhuǎn)速階段，永磁速準(zhǔn)確地跟蹤轉(zhuǎn)速指令，并能夠穩(wěn)定運行；圖 5-3 (b)為與全速段相應(yīng)在轉(zhuǎn)速指令改變時，轉(zhuǎn)矩能夠迅速響應(yīng)，使永磁同步電機能夠快速跟50)

根據(jù)本課題的需求，將上述基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C矢量控制方法在以數(shù)字信號處理器芯片TMS320F28335為核心控制器的1.5kW表貼式永磁同步電機實驗平臺上實現(xiàn)閉環(huán)實驗，該實驗平臺硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 6-1 所示，其中主電路采用交-直-交的電路拓?fù)�，電網(wǎng)側(cè)為三相不控整流電路，直流部分采用大電容濾波得到較為穩(wěn)定的直流母線電壓，直流母線電壓通過逆變電路得到需要的輸出電壓，逆變器所用 IGBT 模塊的主要參數(shù)為 1200V/15A；控制電路包括電流采樣、脈寬調(diào)制波發(fā)生、過壓和過流保護功能、模擬和數(shù)字信號的輸入和輸出、上位機的通訊等；除此之外，還包含了主電路的驅(qū)動電路，主要有開關(guān)電源部分、PWM 驅(qū)動電路、電流和電壓檢測電路等。圖 6-1 實驗平臺硬件結(jié)構(gòu)框圖Fig.6-1 Experiment platform hardware block diagram圖 6-2 為 1.5kW 表貼式永磁同步電機實驗裝置圖，實驗平臺中永磁同步電機參數(shù)為：
【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟桂芝;李興華;宋迎春;;一類具有高增益觀測器的非線性系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)[J];電機與控制學(xué)報;2016年10期

2 李兵強;陳曉雷;林輝;呂帥帥;馬冬麒;;機電伺服系統(tǒng)齒隙補償及終端滑�？刂芠J];電工技術(shù)學(xué)報;2016年09期

3 王同旭;馬鴻雁;聶沐晗;;電梯用永磁同步電機BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID調(diào)速控制方法的研究[J];電工技術(shù)學(xué)報;2015年S1期

4 谷鑫;胡升;史婷娜;耿強;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機多參數(shù)解耦在線辨識[J];電工技術(shù)學(xué)報;2015年06期

5 侯利民;王巍;;表面式永磁同步電機無源非奇異快速終端滑模控制[J];電工技術(shù)學(xué)報;2014年11期

6 劉棟良;崔言飛;趙曉丹;陳鎂斌;;基于反推控制的永磁同步電動機速度的模糊控制[J];電工技術(shù)學(xué)報;2014年11期

7 許敘遙;林輝;;基于動態(tài)滑�？刂频挠来磐诫姍C位置速度一體化設(shè)計[J];電工技術(shù)學(xué)報;2014年05期

8 王峰;張旭隆;何鳳有;張曉;;三電平靜止同步補償器內(nèi)�？刂蒲芯縖J];電力系統(tǒng)保護與控制;2014年09期

9 李政;胡廣大;崔家瑞;劉廣一;;永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的積分型滑模變結(jié)構(gòu)控制[J];中國電機工程學(xué)報;2014年03期

10 崔家瑞;李擎;張波;劉廣一;;永磁同步電機變論域自適應(yīng)模糊PID控制[J];中國電機工程學(xué)報;2013年S1期

本文編號：2863277