基于绕组不同相移的双三相永磁同步电动机控制优化分析

发布时间：2018-08-28 17:15

【摘要】：近些年来在电机的控制领域,对多相电机的研究已越来越广泛。多相永磁同步电动机因其具有明显的优越性能,已成为了各个领域研究的热点。无论是在工业,农业,军事领域,多相电机都成为了电气传动技术中不可或缺的重要环节。其中,在对多相电机的控制系统的研究中,以基于磁场定向的矢量控制系统研究最为普遍。矢量控制中的空间矢量解耦变换的研究方法将电机复杂的控制模型简单化,更有利于电机的控制,且调节性能高,动静态性能稳定。在多相电机众多复杂的种类中,本文选择了双三相永磁同步电动机作为研究对象。结合前人的基础上,不仅深入剖析了双三相永磁同步电动机内部复杂的磁场变换特性和内部结构之间的相互影响,而且引入了新型电机的控制算法,对不同结构的电机进行控制性能的比较分析。论文首先对双三相永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的内部结构特征、参数特征、数学模型以及不同坐标系之间的变换作了简要介绍。并对所要研究的不同相移的双三相永磁同步电动机(相移30°和180°)进行数学原理比较分析,构建数学运算模型。然后利用Ansoft Maxwell 2D电磁仿真软件,建立两套绕组不同相移的双三相永磁同步电动机仿真模型。在静态磁场,空载瞬态磁场和负载瞬态磁场作用下,分别对这两种不同相移的永磁同步电动机的内部电磁场进行仿真分析。获得绕组自感和互感曲线,感应电动势和电磁转矩曲线,分析曲线数据,比较两种模型的电磁性能。接着结合对双三相永磁同步电动机电磁场分析结果,利用MATLAB仿真软件建立两种电机的数学模型,采用传统的PI控制策略对电机的控制性能进行分析与比较。找出在同等控制条件下,控制性能更加优异的电机结构。最后,论文采用新型的控制方式:基于滑模观测器的永磁同步电动机的控制方法,仿真研究电机的控制性能变化特性。分析结果为双三相永磁同步电动机的优化设计及进一步研究提供了理论依据。
[Abstract]:In recent years, the research on multiphase motor has been more and more extensive in the field of motor control. Multi-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) has become a hot research field because of its superior performance. In industrial, agricultural and military fields, multiphase motor has become an indispensable and important part of electrical transmission technology. Among them, the vector control system based on magnetic field orientation is the most popular in the study of the control system of multiphase motor. The research method of space vector decoupling transformation in vector control simplifies the complex control model of the motor, which is more favorable to the control of the motor, and has high regulation performance and stable dynamic and static performance. Among the many complicated kinds of multiphase motor, this paper chooses the double-three-phase permanent magnet synchronous motor as the research object. On the basis of previous studies, not only the complex magnetic field transformation characteristics and the interaction between internal structures of dual-three-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) are deeply analyzed, but also the control algorithm of a new type of PMSM is introduced. The control performance of motor with different structures is compared and analyzed. In this paper, the internal structure, parameter characteristics, mathematical model and transformation between different coordinate systems of (Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM are introduced briefly. The mathematical principle of two-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) with different phase shifts (30 掳and 180 掳) is compared and analyzed, and the mathematical operation model is constructed. Then using Ansoft Maxwell 2D electromagnetic simulation software, two sets of simulation models of double three phase permanent magnet synchronous motor with different windings and phase shifts are established. Under the action of static magnetic field, no-load transient magnetic field and load transient magnetic field, the internal electromagnetic field of the two kinds of PMSM with different phase shifts are simulated and analyzed respectively. The curves of self-inductance and mutual inductance induction electromotive force and electromagnetic torque were obtained and the data of the curves were analyzed and the electromagnetic properties of the two models were compared. Then, combined with the results of electromagnetic field analysis of dual-three-phase permanent magnet synchronous motor, the mathematical models of two kinds of motors are established by using MATLAB simulation software, and the control performance of the motor is analyzed and compared by using the traditional PI control strategy. Find out the motor structure with better control performance under the same control condition. Finally, a new control method: the control method of permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on sliding mode observer (SMO) is adopted, and the control performance of PMSM is simulated. The results provide a theoretical basis for the optimization design and further research of double-phase permanent magnet synchronous motor.
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM341

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本文编号：2210047