永磁同步电机调速系统弱磁控制方法研究

发布时间：2017-06-10 13:17

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【摘要】：随着电力电子技术、微控制器芯片和交流电机先进控制技术的不断发展,永磁同步电机交流调速系统的控制性能日益提高,加之制造简单、效率较高,在工业机器人、数控加工设备、电动汽车等场合得到了广泛应用。为了拓宽永磁同步电机的调速范围以适应不同应用场合的需要,一种简便而有效的方式是对电机进行弱磁调速。本文首先分析了永磁同步电机弱磁调速的基本原理,并分别介绍了基于电压调节法和基于单电流调节器法弱磁控制方案的实现。在弱磁调速区内,特别是在调速的动态过程中,交轴和直轴电压之间的耦合作用明显增强,使得电流跟踪性能下降,影响转矩生成。传统弱磁控制中电流环常采用精确反馈线性化抵消耦合项的影响,但是当电机参数测量不准确或发生摄动时会影响补偿效果。为了提高电流跟踪性能,本文首先在电压调节法弱磁框架下设计了基于扰动观测与补偿控制的电流环复合控制器。建立电流环系统的标称模型,将交叉耦合项等效为电流环集总扰动的一部分,设计扰动观测器对其进行估计,并基于扰动估计值进行前馈补偿,提前抵消扰动对电流响应的不利影响,提高弱磁区内电流跟踪性能。其次,在单电流调节器弱磁框架下设计了基于有限时间控制方法的电流环控制器。相比于传统渐近收敛的控制方法,该方案能够保证电流跟踪误差在有限时间内收敛至零,可以改善转矩控制性能。最后本文对所设计的基于电流环复合控制的弱磁调速系统进行了仿真与实验测试,测试结果验证了所设计方法的有效性。
【关键词】：永磁同步电机 弱磁调速控制 扰动观测器 扰动观测与补偿控制 有限时间控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 永磁同步电机的主要控制技术10-11
• 1.2.1 矢量控制技术10-11
• 1.2.2 直接转矩控制技术11
• 1.3 永磁同步电机弱磁控制研究现状11-16
• 1.3.1 公式法12-13
• 1.3.2 查表法13
• 1.3.3 梯度下降法13-14
• 1.3.4 电压调节法14-15
• 1.3.5 单电流调节器法15-16
• 1.4 本论文的工作和内容安排16-17
• 第二章 永磁同步电机数学模型及其基本控制方法17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 永磁同步电机数学模型17-23
• 2.2.1 永磁同步电机的电压矢量方程18-20
• 2.2.2 永磁同步电机的电磁转矩方程20-23
• 2.2.3 永磁同步电机的机械方程23
• 2.3 永磁同步电机的基本控制方法23-26
• 2.3.1 矢量控制23-25
• 2.3.2 直接转矩控制25-26
• 2.4 小结26-27
• 第三章 永磁同步电机传统弱磁控制原理27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 永磁同步电机弱磁原理分析27-31
• 3.2.1 电压极限轨迹27-28
• 3.2.2 电流极限轨迹28-29
• 3.2.3 约束条件下的运行区域分析29-31
• 3.3 基于电压调节法的永磁同步电机弱磁控制31-35
• 3.3.1 电压调节法弱磁控制原理31-32
• 3.3.2 电压调节法弱磁控制仿真与实验验证32-35
• 3.4 电流环耦合对电流响应性能影响分析35-37
• 3.4.1 电流环耦合项分析35-36
• 3.4.2 精确反馈线性化解耦36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 基于电流环复合控制器的弱磁调速39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 基于扰动观测器的电流环解耦控制策略39-44
• 4.2.1 扰动观测与前馈补偿控制39-41
• 4.2.2 电流环扰动观测器设计41-42
• 4.2.3 基于扰动观测器的电流环控制器设计42-44
• 4.3 仿真与实验研究44-52
• 4.3.1 仿真实现与结果分析44-49
• 4.3.2 实验实现与结果分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 基于单电流调节器的弱磁控制53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 单电流调节器弱磁控制53-55
• 5.3 基于有限时间控制的电流环复合控制器55-58
• 5.3.1 有限时间控制器55-56
• 5.3.2 电流环有限时间复合控制器设计56-58
• 5.4 仿真研究58-61
• 5.4.1 仿真实现与结果分析58-61
• 5.5 本章小结61-63
• 第六章 结束语63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-71
• 作者在学期间科研成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周华伟;温旭辉;赵峰;张剑;;基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制[J];中国电机工程学报;2012年15期

2 杨南方;骆光照;刘卫国;;误差补偿的永磁同步电机电流环解耦控制[J];电机与控制学报;2011年10期

3 朱磊;温旭辉;赵峰;孔亮;;永磁同步电机弱磁失控机制及其应对策略研究[J];中国电机工程学报;2011年18期

4 刘慧贤;王钊;李世华;;永磁同步电机伺服系统的有限时间位置控制[J];系统科学与数学;2010年06期

5 盛义发;喻寿益;桂卫华;洪镇南;;轨道车辆用永磁同步电机系统弱磁控制策略[J];中国电机工程学报;2010年09期

6 吴芳;万山明;黄声华;;一种过调制算法及其在永磁同步电动机弱磁控制中的应用[J];电工技术学报;2010年01期

7 李春艳;寇宝泉;程树康;;永磁同步电动机弱磁扩速概况[J];微特电机;2008年01期

8 巫庆辉,邵诚,徐占国;直接转矩控制技术的研究现状与发展趋势[J];信息与控制;2005年04期

9 梁振鸿,温旭辉;应用过调制技术扩展永磁同步电机运行区域[J];电工电能新技术;2003年01期

10 周炼,谢运祥;交流调速系统及相应电力电子技术的发展综述[J];微电机(伺服技术);1999年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 卢达;永磁同步电机调速系统控制策略研究[D];浙江大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 胡太元;永磁同步电机变交轴电压单电流调节器弱磁控制方法研究[D];北京交通大学;2012年

2 丁强;永磁同步电机矢量控制系统弱磁控制策略研究[D];中南大学;2010年

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本文编号：438632