基于最大转矩电流比的永磁同步电机调速系统研究

发布时间：2021-05-22 05:30

　　当前我国正处于工业化建设的中期阶段,在未来的发展中,能源消耗将会进一步增长。风机、水泵广泛应用在工业生产中,具有应用量大、应用面广的特点,其配套电机耗电量也十分巨大。工业生产中的风机水泵在实际生产过程中普遍存在低效率运行的情况。因此,需要提高风机水泵用电机的效率。相较于传统的异步电机,凸极永磁同步电机效率高、结构简单、体积小,转子磁路结构的不对称能够产生磁阻转矩。在永磁同步调速统中,采用最大转矩电流比（MTPA,Maximum Torque per Ampere）控制策略可以对磁阻转矩进行充分利用,从而提高电机的转矩输出能力和系统效率。因此,本文中风机、水泵电机配套电机采用凸极永磁同步电机,并针对凸极永磁同步电机的MTPA控制策略进行研究。本文对最大转矩电流比的两种实现方法进行研究,分别为公式计算法和高频信号注入法。根据MTPA控制策略的定义,推导求出交直轴电流的参考值,并通过参数等效变换对公式进行化简,实现MTPA控制。公式法受到电机参数变化的影响,只能在一定程度上提高电机效率。高频信号注入法的优点在于其鲁棒性更高,对电机参数变化不敏感,通过对瞬时输入功率的处理可以得到MTPA控制策... 

【文章来源】：冶金自动化研究设计院北京市

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 风机水泵的应用现状
    1.3 永磁同步电机调速系统的发展和研究现状
        1.3.1 永磁同步电机的发展
        1.3.2 电机控制技术的发展
    1.4 MTPA国内外研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第二章 永磁同步电机调速系统
    2.1 永磁同步电机的数学模型与损耗分析
        2.1.1 永磁同步电机的结构
        2.1.2 坐标变换
        2.1.3 永磁同步电机的数学模型
        2.1.4 电磁转矩
        2.1.5 永磁同步电机的损耗分析
    2.2 电压空间矢量PWM调制技术
        2.2.1 SVPWM基本原理
        2.2.2 基本矢量作用时间
    2.3 PI调节器参数设计
        2.3.1 前馈解耦
        2.3.2 离散化的PI调节器
        2.3.3 基于频域的PI参数调节
    2.4 本章小结
第三章 IPMSM的 MTPA控制策略研究
    3.1 永磁同步电机的矢量控制
        3.1.1 i_d=0控制策略
        3.1.2 最优控制策略
    3.2 公式法求解MTPA控制策略
    3.3 高频信号注入法求解MTPA控制策略
    3.4 系统仿真
        3.4.1 仿真平台
        3.4.2 仿真模型搭建
        3.4.3 仿真与实验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 MTPA控制系统的实验研究
    4.1 实验平台
        4.1.1 硬件设计
        4.1.2 软件设计
    4.2 实验验证与实验结果分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于MTPA的IPMSM弱磁控制系统[J]. 王伟,王淑红,梁力波,张一博.  微电机. 2019(02)
[2]基于虚拟信号注入的MTPA控制稳态误差分析[J]. 张鹏,王建民.  微特电机. 2019(02)
[3]电力电子技术在电力系统中应用[J]. 李伟强.  居舍. 2019(01)
[4]嵌入式永磁同步电机无位置传感器控制方法综述[J]. 荆禄宗,吴钦木.  新型工业化. 2018(10)
[5]基于DSP的永磁同步电机调速控制研究[J]. 高旭东,许鸣珠,栾东雪.  控制工程. 2017(07)
[6]浅谈电机控制技术的发展趋势[J]. 张钇,岑牧,熊吉伟,吴佐品.  科技经济导刊. 2017(13)
[7]基于分段PI调节器的模型参考自适应永磁同步电动机全转速范围无传感器控制[J]. 钟臻峰,金孟加,沈建新.  中国电机工程学报. 2018(04)
[8]永磁同步电动机发展现状综述[J]. 王建设,徐荣,孙友增.  科技与创新. 2016(16)
[9]永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法[J]. 王莉娜,朱鸿悦,杨宗军.  电工技术学报. 2014(05)
[10]基于高频信号注入的IPMSM无位置传感器控制策略[J]. 王高林,杨荣峰,李刚,于泳,徐殿国.  电工技术学报. 2012(11)

博士论文
[1]电动汽车永磁同步电机电流分段优化控制策略研究[D]. 毛亮亮.哈尔滨理工大学 2016

硕士论文
[1]内置式永磁同步电动机的信号注入最大转矩电流比控制[D]. 李浩.西安理工大学 2019
[2]基于深度学习的内嵌式永磁同步电机MTPA预测与控制[D]. 李涉川.桂林电子科技大学 2019
[3]高频信号注入法内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制研究[D]. 张鹏.山东大学 2019
[4]永磁同步电机磁场定向控制及PI参数自整定研究[D]. 刘红松.上海电机学院 2017
[5]永磁同步电机动态解耦控制研究[D]. 李星星.大连交通大学 2015
[6]基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制研究[D]. 胡蓉.西南交通大学 2014
[7]内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制策略研究[D]. 吴芳.哈尔滨工业大学 2013
[8]风机水泵分段式综合调节流量及分功率调速装置的研究[D]. 陈涛.华北电力大学 2013
[9]永磁同步电机控制系统PI参数优化研究[D]. 史江.河北工业大学 2013
[10]嵌入式永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 王康.浙江大学 2013



本文编号：3201074