低速永磁电机振动抑制控制策略研究

发布时间：2017-10-26 22:01

  本文关键词：低速永磁电机振动抑制控制策略研究

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【摘要】：逆变器非线性特性和气隙磁场畸变引起的齿槽转矩，使永磁同步电动机(PMSM)运行时电流中含有大量谐波。以一种非正弦波的形式供电，电机运行在一定频率范围，导致径向电磁力波频率与定子或转子某些固有频率重合而发生共振，从而产生较大的振动，导致系统不稳定运行。因此PMSM电磁振动问题已成为国内外学者研究重点。由于IGBT的非线性特性，同一桥臂互补PWM脉冲需加入死区时间，死区时间的加入导致电流中含有大量谐波，产生较大振动，低速时更明显。本文从控制角度出发，提出一种死区补偿算法降低电流中谐波成分，从而达到减振目的。 首先，本文推导了PMSM运行谐波数学模型，分析了电磁转矩与谐波的关系、SVPWM原理及实现方式。搭建带有死区时间PMSM变频调速系统仿真模型，分析了不同频率下死区时间对电流的影响。 其次，对死区时间引起的电流谐波进行分析。提出采用电流预测法和电流矢量法来判断电流极性，通过时间脉冲补偿法来抑制死区时间对电流谐波的影响。最后搭建基于时间脉冲补偿法PMSM控制系统仿真模型，电机运行在不同频率、转速下，对比死区补偿前后相电流波形及频谱分析。 再次，搭建实验平台，整个控制系统由硬件电路和软件程序两部分组成。硬件部分主要分为四块电路板：功率变换电路板、开关电源电路板、错误故障保护电路板和脉动驱动控制电路板。芯片采用TMS320F2812，开发环境CCS3.3，按模块化分析了程序流程图，编写基于SVPWM加入死区补偿算法PMSM控制程序，并根据模块化进行调试。 最后，使用BVM-300-4M振动测试仪，，测量补偿前后电机端盖和安装板处的振动加速度，同时对比补偿前后电机相电流的波形。且该算法不需增加任何硬件和离线实验测量，可应用于工程实践。
【关键词】：空间电压矢量 时间脉冲补偿法 谐波抑制 死区时间 永磁同步电动机
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM301.42
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景与研究意义9-10
• 1.2 电流谐波分析研究现状10-12
• 1.2.1 电流空间谐波研究现状10-11
• 1.2.2 电流时间谐波研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第2章 永磁同步电动机控制系统研究13-25
• 2.1 永磁同步电动机谐波数学模型13-14
• 2.2 永磁同步电动机转矩脉动与谐波关系14-15
• 2.3 空间电压矢量控制原理及实现方式15-22
• 2.3.1 SVPWM基本原理15-16
• 2.3.2 SVPWM控制方法实现16-22
• 2.4 仿真结果分析22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 死区效应引起的电流谐波分析及补偿方法25-39
• 3.1 死区时间引起的电流谐波分析25-31
• 3.1.1 死区时间25-26
• 3.1.2 死区效应分析26-29
• 3.1.3 死区效应对电流谐波的影响29-31
• 3.2 电流极性检测方法31-33
• 3.2.1 电流预测法31-32
• 3.2.2 电流矢量法32-33
• 3.3 时间脉冲补偿法33-38
• 3.3.1 时间脉冲补偿法的基本原理33-35
• 3.3.2 时间脉冲补偿法的仿真研究35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 永磁同步电动机振动测试研究39-51
• 4.1 控制系统总体设计39
• 4.2 系统硬件设计39-43
• 4.2.1 主电路及开关电压电路设计40-41
• 4.2.2 错误故障保护电路设计41-42
• 4.2.3 脉动驱动控制电路设计42-43
• 4.3 系统软件设计43-50
• 4.3.1 系统程序结构总体设计43
• 4.3.2 主函数程序设计43-44
• 4.3.3 主中断程序设计44-49
• 4.3.4 Z脉冲中断程序设计49-50
• 4.3.5 SCI通讯模块程序设计50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 系统调试51-59
• 5.1 硬件调试51
• 5.2 软件调试51-52
• 5.3 实验平台52-53
• 5.4 实验研究结果及分析53-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 结论59-60
• 参考文献60-63
• 附录 实验装置与仪器63-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1100608