基于转矩脉动优化的永磁同步电机直接转矩控制方法研究

发布时间：2017-05-30 02:02

  本文关键词：基于转矩脉动优化的永磁同步电机直接转矩控制方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电机具有高效率、高功率密度、高转矩惯量比等特点,在国民经济中占据了重要地位。直接转矩控制(DTC)是继矢量控制之后又一种高性能电机控制方法,具有优异的动态性能,但永磁同步电动机DTC存在转矩脉动较大、低速性能不佳的缺点,极大地制约了其发展与应用。本文以隐极式正弦波永磁同步电动机为研究对象,围绕直接转矩控制转矩脉动优化方法展开研究,从DTC理论、实现方案等多角度对永磁同步电机DTC进行了理论分析与仿真验证。本文主要研究内容如下:梳理了国内外永磁同步电机DTC研究现状,介绍了永磁同步电机控制系统分析中常用的坐标变换与永磁同步电机数学模型。对永磁同步电动机的目前主要使用的DTC理论与实现方案分别进行了归纳、对比。传统永磁同步电机DTC可采用扇区细分的方法来降低转矩脉动,主要有六扇区、十二扇区、十八扇区三种扇区划分方案。对比分析了三种扇区划分方案下电机磁链、转矩轨迹控制效果的区别,研究了三种扇区划分方案对系统动态性能与开关损耗的影响。永磁同步电机的SVM-DTC方案中,参考电压矢量的生成是关键。分析了定子电压矢量控制转矩角与磁链变化的作用特点,对基于转矩角的SVM-DTC方法进行了研究,该方法分别通过转矩与磁链误差来求取参考电压矢量的幅值与相角,并使用交流系统中性能更好的PR控制器代替PI控制器。仿真结果验证了方法的正确性和有效性。借鉴传统DTC中使用SVM来降低转矩脉动的经验,研究了一种基于SVM的永磁同步电机无磁链环DTC方法,该方法根据无磁链环DTC的特点与要求,求出最佳参考电压矢量,可进一步减小定子磁链幅值,功率因数更高,具有更小的转矩脉动。
【关键词】：永磁同步电机 直接转矩控制 转矩脉动 无磁链环 空间矢量调制
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 永磁同步电机的主要控制方法与特点12-14
• 1.3 基于转矩脉动优化的永磁同步电机DTC研究现状14-16
• 1.3.1 转矩磁链调节器与开关表优化14-15
• 1.3.2 与空间电压矢量调制技术相结合15
• 1.3.3 现代控制理论在DTC中的应用15-16
• 1.3.4 新型无磁链环DTC理论的探索16
• 1.4 论文的主要内容与章节安排16-18
• 第二章 永磁同步电机数学模型及其DTC理论18-33
• 2.1 永磁同步电机数学模型18-22
• 2.1.1 常用坐标系与坐标变换18-20
• 2.1.2 永磁同步电动机数学模型20-22
• 2.2 永磁同步电机DTC理论22-27
• 2.2.1 传统永磁同步电动机DTC22-24
• 2.2.2 无磁链环永磁同步电机DTC24-27
• 2.3 永磁同步电动机DTC的实现27-32
• 2.3.1 永磁同步电动机DTC系统Bang-Bang控制策略27-29
• 2.3.2 永磁同步电动机DTC系统SVM控制策略29-32
• 2.4 小结32-33
• 第三章 基于扇区细分的永磁同步电机DTC比较研究33-44
• 3.1 永磁同步电动机DTC电压矢量的作用与扇区划分方案33-37
• 3.1.1 电压矢量的作用分析33-35
• 3.1.2 三种扇区划分方案介绍35-37
• 3.2 基于扇区细分方案的对比分析37-40
• 3.3 仿真研究40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 基于转矩角的永磁同步电机SVM-DTC系统44-57
• 4.1 基于转矩角的SVM-DTC控制策略44-48
• 4.1.1 基于转矩角的参考电压生成44-46
• 4.1.2 系统限幅分析46-48
• 4.2 比例谐振控制器特性分析与设计48-52
• 4.3 仿真分析52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 基于SVM的永磁同步电机无磁链环DTC研究57-67
• 5.1 无磁链环DTC定子磁链幅值对电机功率因数的影响分析57-59
• 5.2 SVM参考电压矢量的生成59-62
• 5.3 仿真分析62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 本文主要工作67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 附录173-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75

【参考文献】

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1 林斌;孙丹;贺益康;;永磁同步电机直接转矩控制高速运行范围拓宽[J];电机与控制学报;2014年09期

2 王哲;王明彦;郭r

本文编号：406115