基于电压预测的永磁同步电机直接转矩控制系统研究
本文关键词: 永磁同步电机 电压预测 幅相补偿 磁链观测 混合空间矢量调制 直接转矩控制 出处:《东北大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:永磁同步电机由于其高效率、高功率/转矩密度比、高可靠性得到各行业的广泛关注。高性能的直接转矩控制技术应用于永磁同步电机,大大简化了控制结构,提高了系统动态响应性能,但同时也存在转矩波动大以及开关频率不稳定等缺点。本文以永磁同步电机直接转矩控制系统为研究对象,目标在于寻求一种简单、有效的方法来降低转矩波动。在永磁同步电机数学模型和直接转矩控制基本原理的基础上针对几种常用磁链观测器存在的缺点与不足,提出一种改进的基于带通滤波器的幅相补偿磁链观测器;为了抑制转矩脉动,提出基于电压预测的直接转矩控制方法,并以此构建基于电压预测的永磁同步电机直接转矩控制系统。在磁链观测方面,分析几种常用磁链观测器原理并给出原理性仿真,指出其在实际应用中存在的缺点与不足;在一阶低通滤波器的基础上,提出一种改进的基于带通滤波器的幅相补偿磁链观测器。带通滤波器中的高通环节用来滤除直流分量,低通环节用来观测磁链,并对由此引起的幅值和相位误差给予精确补偿;通过原理分析,仿真验证以及对比分析,充分说明改进的磁链观测器的正确性和有效性。为了抑制转矩脉动,在已有控制方法的基础上,提出了一种基于电压预测的直接转矩控制方法,利用转矩和磁链波动量预测出幅值和相位可变的电压矢量。该方法中,取消了转矩和磁链滞环比较器以及开关表,首先对传统的电压矢量选择方案做出改进,根据定子磁链位置以及不同位置的电压矢量对转矩和磁链的作用效果,把电压矢量所在平面划分成4个不同的区域;然后利用转矩和磁链的波动量大小,通过两个简单的公式来定量、实时预测电压矢量的幅值和相位角,并对所选参数进行优化分析;最后,利用混合空间矢量调制方法合成该电压矢量,在HSVM的作用下,得到了恒定的开关频率。该方法仅仅需要转矩和磁链的波动量大小,控制结构简单,不需要额外的电机参数,坐标旋转变换以及复杂的计算过程。最后,在三相逆变器硬件实验平台上,设计控制系统软硬件部分,并进行实验验证。实验结果和仿真结果基本一致,证明了改进方案的正确性及有效性。
[Abstract]:For its high efficiency, high power / torque density ratio and high reliability, permanent magnet synchronous motor (PMSM) has attracted wide attention in various industries. High performance direct torque control (DTC) technology has been applied to PMSM, which greatly simplifies the control structure. The dynamic response performance of the system is improved, but at the same time there are some shortcomings such as high torque fluctuation and unstable switching frequency. In this paper, the direct torque control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is taken as the research object, and the aim is to find a simple method. Based on the mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) and the basic principle of direct torque control (DTC), the shortcomings and shortcomings of several kinds of flux observer are discussed. An improved amplitude and phase compensation flux observer based on bandpass filter is proposed, and a direct torque control method based on voltage prediction is proposed to suppress torque ripple. The direct torque control system of PMSM based on voltage prediction is constructed. In the field of flux observation, the principle of several flux observer is analyzed and the principle simulation is given, and the shortcomings and shortcomings in practical application are pointed out. Based on the first-order low-pass filter, an improved amplitude and phase compensation flux observer based on band-pass filter is proposed. The high-pass link in the band-pass filter is used to filter the DC component, and the low-pass link is used to observe the flux. The accuracy and effectiveness of the improved flux observer are fully illustrated by the principle analysis, simulation and contrast analysis. In order to suppress the torque ripple, the amplitude and phase error caused by the proposed method are compensated accurately. Based on the existing control methods, a direct torque control method based on voltage prediction is proposed. The voltage vector with variable amplitude and phase is predicted by torque and flux fluctuation. The torque and flux hysteresis comparator and the switch table are eliminated. Firstly, the traditional voltage vector selection scheme is improved, according to the effect of stator flux position and voltage vector at different position on torque and flux. The voltage vector is divided into four different regions, and the amplitude and phase angle of the voltage vector are predicted by two simple formulas. Finally, the hybrid space vector modulation method is used to synthesize the voltage vector, and the constant switching frequency is obtained under the action of HSVM. The control structure is simple, there is no need for additional motor parameters, coordinate rotation transformation and complicated calculation process. Finally, the hardware and software of the control system are designed on the hardware experiment platform of three-phase inverter. The experimental results are in good agreement with the simulation results, which proves the correctness and effectiveness of the improved scheme.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM341
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 朱海云;;同步电机的调频同步启动[J];中国设备工程;2007年04期
2 许峻峰;张朝阳;冯江华;王志民;伍理勋;郭淑英;;电动公交车用永磁同步电机实验研究[J];大功率变流技术;2008年06期
3 ;贝加莱隆重推出8LT系列三相同步电机[J];自动化仪表;2008年07期
4 ;贝加莱推出8LT系列三相同步电机[J];电机与控制应用;2008年07期
5 薛薇;郭彦岭;陈增强;;永磁同步电机的混沌分析及其电路实现[J];物理学报;2009年12期
6 李岩;;对《降低同步电机总装下线率》成果的评价[J];中国质量;2009年11期
7 唐丽婵;齐亮;;永磁同步电机的应用现状与发展趋势[J];装备机械;2011年01期
8 岳明;;永磁同步电机的快速启动方案设计[J];电子测量技术;2011年04期
9 董磊;马文忠;胡慧慧;;同步电机并网发电实验装置的开发[J];实验科学与技术;2012年04期
10 陆华才;;永磁同步电机无位置传感器控制介绍[J];电机技术;2012年06期
相关会议论文 前10条
1 黄明星;叶云岳;范承志;;复合永磁同步电机的设计与分析[A];2006年全国直线电机学术年会论文集[C];2006年
2 刘贤兴;霍群海;;优化的永磁同步电机滑模变结构控制仿真[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
3 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
4 张瑜;路尚书;李崇坚;赵晓坦;李凡;段巍;安虹;雷鸣;;三电平同步电机转子磁场定向控制系统介绍[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
5 王本振;柴凤;程树康;;径向和切向结构永磁同步电机的性能研究[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
6 尹忠刚;钟彦儒;张瑞峰;曹钰;;永磁同步电机无速度传感器新颖控制策略综述[A];第三届数控机床与自动化技术专家论坛论文集[C];2012年
7 孙永海;刘建明;高建民;;一起同步电机不能拖动负载的故障探讨[A];鲁冀晋琼粤川辽七省金属(冶金)学会第十九届矿山学术交流会论文集(机械电气卷)[C];2012年
8 王丽梅;;电动汽车永磁同步电机控制器硬件设计[A];西南汽车信息:2011年上半年合刊[C];2011年
9 龙晓军;于双和;杨振强;杜佳璐;;基于自抗扰技术的永磁同步电机调速方法[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集(第一分册)[C];2011年
10 朱洪成;谢宝昌;;独立变桨永磁同步电机设计[A];第十八届中国小电机技术研讨会论文集[C];2013年
相关重要报纸文章 前4条
1 张永法;F2TP永磁同步电机掀起节能革命[N];中国纺织报;2007年
2 罗晖;尤尼康欲领航国产高端变频器市场[N];科技日报;2008年
3 世淮;变频器发展趋势浅析[N];中国电力报;2006年
4 杨雄飞;轧机高效传动技术[N];世界金属导报;2012年
相关博士学位论文 前10条
1 孙静;混合动力电动汽车驱动系统优化控制策略研究[D];山东大学;2015年
2 邱鑫;电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2014年
3 唐校;基于60°坐标系SVPWM的永磁同步电机高效率直接转矩控制研究[D];华南理工大学;2015年
4 陈星;车用机电复合传动系统机电耦合非线性振动研究[D];北京理工大学;2015年
5 曹海川;电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 牛里;基于参数辨识的高性能永磁同步电机控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 杨晓辉;数控机床中永磁同步电机非线性混沌同步控制算法的研究[D];南昌大学;2015年
8 李玉猛;五相双转子永磁同步电机设计及其电磁特性研究[D];北京理工大学;2015年
9 张虎;基于永磁同步电机的电动助力转向系统力矩控制算法研究[D];吉林大学;2015年
10 贾广隆;复合转子定子电励磁无刷同步电机设计与分析[D];沈阳工业大学;2016年
相关硕士学位论文 前10条
1 郭彦岭;永磁同步电机的混沌控制研究[D];天津科技大学;2010年
2 曾文涛;基于DSP的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究与开发[D];华南理工大学;2015年
3 严沛权;永磁同步电机的矢量控制系统研究[D];华南理工大学;2015年
4 王洪杰;基于DSP的永磁同步电机无传感器控制系统研究[D];天津理工大学;2015年
5 陶泽昊;基于磁通观测器的永磁同步电机速度跟踪控制策略研究[D];燕山大学;2015年
6 田永新;车用永磁同步电机驱动控制系统研究与设计[D];天津理工大学;2015年
7 焦山旺;具有容错能力的永磁电机矢量控制系统的研究[D];江南大学;2015年
8 成传柏;内置式永磁同步电机模糊PI弱磁算法研究[D];湖南工业大学;2015年
9 石敏;永磁同步电机高性能弱磁控制策略的研究[D];湖南工业大学;2015年
10 张仕聪;永磁同步电机驱动平面欠驱动2R机械臂的非线性动力特性研究[D];西南交通大学;2015年
,本文编号:1509481
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1509481.html