永磁同步电机谐波抑制方法研究
发布时间：2021-12-10 05:23
永磁同步电机具有高效、高控制精度、高转矩密度、良好的输出转矩等优点,在目前的工农业生产中应用越来越广泛。但是很多行业对永磁同步电机的控制精度要求非常高,造成永磁同步电机的输出转矩平滑性达不到这些行业对高性能伺服控制的要求。针对这一问题,本文就气隙磁场和逆变器非线性因素造成的永磁同步电机谐波转矩脉动问题展开了研究。首先,本文对传统的永磁同步电机控制系统进行了改进,速度环和电流环采用模糊PID控制器代替了传统的PI控制器,实现了智能控制与传统控制技术的结合,提高了系统的控制精度和抗干扰能力。然后,针对永磁同步电机谐波转矩脉动问题,文中详细阐述了造成永磁同步电机电流谐波的因素,推导了永磁同步电机的谐波数学模型,提出了一种新型的永磁同步电机谐波抑制策略;该策略通过注入谐波电流和利用谐振调节器相结合的方法来抑制转矩脉动,通过向电流环加入谐波电流来抑制电机的6次转矩脉动;另外利用谐振调节器构成的前馈控制来抑制电机的12次转矩脉动。从而实现了对电机谐波电流的抑制,改善了电机的电流波形,提高了电机输出转矩的平滑性。最后,本文就提出的电机控制系统和谐波抑制策略搭建了MATLAB/Simulink仿真模型...
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
永磁电机内部结构
图 3-10 气隙磁密分解密：( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )1 3 5...sinv vmb b b bb B vδθ θ θ θθ θ = + + + = v= 1、3、5 分析可知，气隙磁密中含 3 次、5 次、7 次谐波等。由于，所以电机谐波中不含有 3 次和 3 的整数次谐波。从式（达式中也可以看出由电机本体磁场畸变引起了大量的高次转矩的平滑性。同步电机的谐波数学模型永磁同步电机数学模型时，首先要做以下假定[1][3]：
4.3 Simulink 仿真搭建根据以上对永磁同步电机运行谐波数学模型的推导，以及对电机谐波抑制策略的分析，采用 MATLAB/Simulink对电机模型和谐波抑制模块进行仿真验证4.3.1 PMSM 控制系统整体仿真模块PMSM 控制系统采用di =0 的控制方式，该控制方式结构简单、转矩控制性能好、具有较宽的调速性能。另外该系统在速度环和电流环将传统的 PI 控制器换做模糊 PID 控制器，提高了系统的鲁棒性能 PMSM 控制系统整体仿真如图 47 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非对称V型内置式永磁同步电机的多目标优化设计[J]. 刘国海,王艳阳,陈前. 电工技术学报. 2018(S2)
[2]一种基于自适应线性神经网络算法的永磁同步电机电流谐波提取和抑制方法[J]. 王硕,康劲松. 电工技术学报. 2019(04)
[3]基于滑模观测器与模糊PID的PMSM无位置传感器控制系统[J]. 张宇慧,丁德锐,董晓光. 电子测量技术. 2018(05)
[4]永磁同步电机转子磁极优化技术综述[J]. 王凯,孙海阳,张露锋,刘闯,诸自强. 中国电机工程学报. 2017(24)
[5]基于谐波抑制和扰动观测器的磁通切换永磁直线电机联合控制方法[J]. 孟高军,袁野,张亮,孙玉坤,刘海涛. 电工技术学报. 2018(09)
[6]永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制[J]. 钟再敏,江尚,康劲松,陈雪平,周英坤. 电工技术学报. 2017(18)
[7]考虑三次谐波抑制的改进型五相永磁电机直接转矩控制[J]. 刘国海,程燃,赵万祥,周华伟,赵文祥,陈前,陈鸣. 中国电机工程学报. 2017(14)
[8]一种永磁同步电机总谐波电流抑制方法[J]. 王旭东,李鑫,周凯,隋馨. 哈尔滨理工大学学报. 2016(05)
[9]基于谐波注入的永磁直线同步电机齿槽定位力补偿[J]. 刘俊,李世军. 控制工程. 2016(09)
[10]基于电压注入的高速永磁电机谐波电流抑制方法[J]. 刘刚,张强,毛琨. 电机与控制学报. 2016(07)
硕士论文
[1]双三相永磁同步电机电流谐波综合抑制[D]. 王冠.哈尔滨工业大学 2018
[2]永磁电机无位置传感器技术及谐波抑制的研究[D]. 孙守旭.哈尔滨理工大学 2018
[3]永磁同步电机转矩脉动的分析与抑制[D]. 陈青.东南大学 2017
[4]永磁同步电机系统死区效应抑制策略研究[D]. 郑博元.哈尔滨工业大学 2017
[5]双三相永磁同步电机谐波抑制与容错控制策略研究[D]. 陈伯建.浙江大学 2016
[6]电动车用永磁同步磁阻电机及其转矩脉动抑制研究[D]. 史妍雯.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于谐波电流注入法的永磁同步电机转矩脉动抑制策略[D]. 张荣建.哈尔滨工业大学 2014
[8]永磁同步电机电流环谐波抑制技术研究[D]. 代攀.华中科技大学 2014
[9]双三相永磁同步电机空间矢量脉宽调制策略研究[D]. 王桐.沈阳工业大学 2014
[10]永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D]. 梅国权.南京理工大学 2013
本文编号：3531983
【文章来源】：湖南工业大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
永磁电机内部结构
图 3-10 气隙磁密分解密：( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )1 3 5...sinv vmb b b bb B vδθ θ θ θθ θ = + + + = v= 1、3、5 分析可知，气隙磁密中含 3 次、5 次、7 次谐波等。由于，所以电机谐波中不含有 3 次和 3 的整数次谐波。从式（达式中也可以看出由电机本体磁场畸变引起了大量的高次转矩的平滑性。同步电机的谐波数学模型永磁同步电机数学模型时，首先要做以下假定[1][3]：
4.3 Simulink 仿真搭建根据以上对永磁同步电机运行谐波数学模型的推导，以及对电机谐波抑制策略的分析，采用 MATLAB/Simulink对电机模型和谐波抑制模块进行仿真验证4.3.1 PMSM 控制系统整体仿真模块PMSM 控制系统采用di =0 的控制方式，该控制方式结构简单、转矩控制性能好、具有较宽的调速性能。另外该系统在速度环和电流环将传统的 PI 控制器换做模糊 PID 控制器，提高了系统的鲁棒性能 PMSM 控制系统整体仿真如图 47 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非对称V型内置式永磁同步电机的多目标优化设计[J]. 刘国海,王艳阳,陈前. 电工技术学报. 2018(S2)
[2]一种基于自适应线性神经网络算法的永磁同步电机电流谐波提取和抑制方法[J]. 王硕,康劲松. 电工技术学报. 2019(04)
[3]基于滑模观测器与模糊PID的PMSM无位置传感器控制系统[J]. 张宇慧,丁德锐,董晓光. 电子测量技术. 2018(05)
[4]永磁同步电机转子磁极优化技术综述[J]. 王凯,孙海阳,张露锋,刘闯,诸自强. 中国电机工程学报. 2017(24)
[5]基于谐波抑制和扰动观测器的磁通切换永磁直线电机联合控制方法[J]. 孟高军,袁野,张亮,孙玉坤,刘海涛. 电工技术学报. 2018(09)
[6]永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制[J]. 钟再敏,江尚,康劲松,陈雪平,周英坤. 电工技术学报. 2017(18)
[7]考虑三次谐波抑制的改进型五相永磁电机直接转矩控制[J]. 刘国海,程燃,赵万祥,周华伟,赵文祥,陈前,陈鸣. 中国电机工程学报. 2017(14)
[8]一种永磁同步电机总谐波电流抑制方法[J]. 王旭东,李鑫,周凯,隋馨. 哈尔滨理工大学学报. 2016(05)
[9]基于谐波注入的永磁直线同步电机齿槽定位力补偿[J]. 刘俊,李世军. 控制工程. 2016(09)
[10]基于电压注入的高速永磁电机谐波电流抑制方法[J]. 刘刚,张强,毛琨. 电机与控制学报. 2016(07)
硕士论文
[1]双三相永磁同步电机电流谐波综合抑制[D]. 王冠.哈尔滨工业大学 2018
[2]永磁电机无位置传感器技术及谐波抑制的研究[D]. 孙守旭.哈尔滨理工大学 2018
[3]永磁同步电机转矩脉动的分析与抑制[D]. 陈青.东南大学 2017
[4]永磁同步电机系统死区效应抑制策略研究[D]. 郑博元.哈尔滨工业大学 2017
[5]双三相永磁同步电机谐波抑制与容错控制策略研究[D]. 陈伯建.浙江大学 2016
[6]电动车用永磁同步磁阻电机及其转矩脉动抑制研究[D]. 史妍雯.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于谐波电流注入法的永磁同步电机转矩脉动抑制策略[D]. 张荣建.哈尔滨工业大学 2014
[8]永磁同步电机电流环谐波抑制技术研究[D]. 代攀.华中科技大学 2014
[9]双三相永磁同步电机空间矢量脉宽调制策略研究[D]. 王桐.沈阳工业大学 2014
[10]永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D]. 梅国权.南京理工大学 2013
本文编号：3531983
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