發(fā)布時間：2017-09-29 05:20

  本文關鍵詞：新型永磁同步電機及控制器的設計與研究

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【摘要】：隨著能源使用需求的增長,化石燃料日趨枯竭,全球能源逐步趨向新型清潔化發(fā)展,新能源技術的發(fā)展得到了社會各界的關注。作為國家大力倡導支持的新能源汽車高新技術產業(yè),近年來發(fā)展迅猛,我國有望成為全球最大的電動汽車市場。電動汽車主要研究技術內容有:電池管理、電機及控制、整車控制以及整車輕量化技術。電機作為電動汽車的核心部件,其性能的優(yōu)異關系到電動汽車能否節(jié)能高效運行。本文對一臺傳統(tǒng)的磁通調制式永磁同步電機的結構進行改進,設計了一臺低速大扭矩的新型永磁同步電機,同時對該電機在不同控制策略下的運行性能進行了仿真計算。最后利用TI公司推出的電機驅動專用芯片,設計一套伺服電機控制器。首先針對傳統(tǒng)磁通調制式永磁電機漏磁嚴重的特點,改變電機轉子磁路結構,利用Ansoft有限元軟件,建立了二維有限元模型,進行了穩(wěn)態(tài)的電磁場仿真計算。對比了改進前后永磁電機的空載特性,包括空載反電勢,空載磁鏈,齒槽轉矩,空載氣隙磁密。并分析了其穩(wěn)態(tài)性能,包括電機損耗,矩角特性,功率因數(shù),效率等。其次研究了永磁同步電機多種控制策略,利用Simplorer搭建了表貼式永磁同步電機多種控制系統(tǒng)。包括簡單的0dI(28)控制,模糊PI控制,弱磁控制,直接轉矩控制,直接轉矩與空間矢量脈寬調制結合的控制,基于MRAS無速度傳感器控制。并利用該新型永磁同步電機數(shù)學模型,對其進行簡單的控制性能仿真計算。根據系統(tǒng)所調試出的仿真參數(shù),通過Ansoft與Simplorer聯(lián)合仿真技術,在考慮電機在逆變電源供電下,并計及電機氣隙磁密的非正弦性及硅鋼片的飽和程度,直交軸電感的交叉耦合,鐵芯損耗等諸多影響下,分析了電機運行性能及控制系統(tǒng)的動態(tài)調節(jié)能力。最后根據以上理論分析,基于電機專用的驅動芯片TMSF2812設計了一臺伺服控制器,并繪制了電路的原理圖,制作了相應的PCB板,同時利用CCS專用編程軟件進行程序了設計,完成了電路板的焊接調試等工作。針對伺服控制器智能化的設計,利用Matlab及LabVIEW設計了兩款人機通訊界面,實現(xiàn)對電機的實時控制及顯示等功能。
【關鍵詞】：新型永磁同步電機 磁通調制 電磁場 弱磁控制 交叉耦合
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題的研究意義和目的10-11
• 1.2 磁通調制式永磁同步電機國內外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 永磁同步電機的驅動系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文研究的主要內容15-17
• 第2章 新型永磁電機結構設計及電磁性能分析17-26
• 2.1 新型低速直驅式永磁同步電機結構及工作原理介紹17-18
• 2.1.1 磁傳動永磁同步電動機結構17
• 2.1.2 磁傳動永磁同步電機的工作原理17-18
• 2.2 新型低速直驅式永磁同步電機穩(wěn)態(tài)電磁分析18-25
• 2.2.1 磁傳動永磁同步電機空載運行特性19-22
• 2.2.2 磁傳動永磁同步電機穩(wěn)態(tài)運行分析22-25
• 2.3 本章小結25-26
• 第3章 新型永磁同步電機控制策略的研究26-46
• 3.1 永磁同步電機的數(shù)學模型及坐標變換26-27
• 3.1.1 坐標變換26-27
• 3.1.2 永磁同步電機數(shù)學模型27
• 3.2 空間矢量脈寬調制27-31
• 3.3 永磁同步電機矢量控制31-43
• 3.3.1 永磁同步電機 0dI (28) 控制31-33
• 3.3.2 永磁同步電機模糊弱磁控制33-37
• 3.3.3 永磁同步電機直接轉矩控制37-40
• 3.3.4 永磁同步電機無速度傳感器控制40-43
• 3.4 新型永磁同步電機聯(lián)合仿真控制43-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第4章 永磁同步電機控制器的設計46-64
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件電路46-58
• 4.1.1TMSF2812介紹46-48
• 4.1.2 驅動電路的構成48-51
• 4.1.3 功率電路的構成51-58
• 4.2 控制系統(tǒng)軟件設計58-61
• 4.2.1 系統(tǒng)的程序結構58-59
• 4.2.2 通訊界面的設計59-61
• 4.3 系統(tǒng)功能調試61-63
• 4.4 本章小結63-64
• 結論64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學位期間的科研成果及發(fā)表的學術論文69-70
• 致謝70

【參考文獻】

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本文編號：940195