谐波控制策略对主轴电机动态特性影响的研究

发布时间：2022-10-10 14:39

　　永磁同步电机（PMSM）由于具有体积小、高效率、功率密度高以及高转矩输出比等优点,广泛应用于需要高性能的各种场合中。在电机高速运转中,由于电机本体气隙磁场畸变和逆变器非线性特性等原因,使得电机的相电流中含有大量的高次谐波,从而导致电流波形产生严重畸变。这些高次谐波导致了电机损耗的增大,发热增加,同时还会产生转矩脉动,影响电机振动噪声和运行平稳性,所以对永磁同步电机动态特性的研究就显得十分重要。通过电机设计理论可知,可以从两个方面减小电机的转矩波动和振动噪声:一是对电机的本体优化设计,另一个是控制策略方面。但由于在对电机本体优化设计时,需要过多的电机本体参数,使得优化设计达不到理想的效果;而从控制策略方面入手则可以不考虑过多的电机参数,来达到优化的目的。在本课题中运用了基于谐波注入的控制策略思想,实现对PMSM系统转矩脉动的抑制。运用解析法进行坐标变换,根据谐波转矩方程和考虑了谐波的永磁体磁链矩阵,建立旋转坐标系下的电流谐波数学模型。在同步旋转坐标系下加入速度环、谐波电流反馈环和谐波电压补偿环,使实际电流电压分别精确跟踪给定电流电压指令,加快整体控制系统的响应速度和控制精度,并使产生的电... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景和研究意义
    1.2 国内外主轴电机控制策略研究动态
        1.2.1 控制策略抑制主轴电机转矩脉动的研究现状
        1.2.2 控制策略抑制主轴电机振动噪声的研究现状
    1.3 永磁同步电机的控制技术
        1.3.1 电压空间矢量脉宽调制
        1.3.2 转子定向控制与坐标变换
    1.4 永磁同步电机的转矩脉动
    1.5 本课题研究内容
第2章 永磁同步电机数学模型的建立
    2.1 永磁同步电机工作原理
    2.2 三相静止坐标系中永磁同步电机数学模型的建立
        2.2.1 三相静止坐标系下永磁同步电机电压方程的确立
        2.2.2 三相静止坐标系下的电磁转矩方程与运动方程
    2.3 恒功率变化矩阵
        2.3.1 Clark变换
        2.3.2 Park变换
    2.4 永磁同步电机在两相坐标系下的数学模型
        2.4.1 两相静止系统中的PMSM数学模型
        2.4.2 两相同步旋转坐标系的电机数学模型
    2.5 本章小结
第3章 PMSM谐波模型的建立与分析
    3.1 逆变器的非线性特性和电机齿槽转矩
        3.1.1 逆变器的非线性
        3.1.2 永磁同步电机的齿槽转矩抑制
    3.2 永磁同步电机谐波模型的建立
    3.3 永磁同步电机谐波分析
    3.4 本章小结
第4章 永磁同步电机利用谐波注入法的控制策略
    4.1 控制方法的确认
    4.2 指定谐波检测与提取
    4.3 谐波抑制策略
        4.3.1 PMSM的转速环控制
        4.3.2 PMSM的电流环控制
        4.3.3 谐波注入法的电压补偿环
    4.4 本章小结
第5章 采用联合仿真的谐波控制策略对PMSM运动特性影响的分析
    5.1 Maxwell、Simplorer和 Simulink三者联合仿真的转矩脉动分析
    5.2 谐波控制策略对PMSM转矩脉动的分析
    5.3 谐波控制策略对PMSM振动噪声的影响研究
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3689808