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永磁同步电机高性能弱磁控制策略的研究

发布时间:2018-04-30 03:22

  本文选题:永磁同步电机 + 最大转矩电流比控制 ; 参考:《湖南工业大学》2015年硕士论文


【摘要】:永磁同步电机(PMSM)因具有高效率、高功率密度、调速范围极宽等优点,在轨道交通、电动汽车、暖通空调、风力发电等行业应用十分广泛,国内学者在这方面的研究获得丰硕成果。与此同时,永磁体材料和电力电子器件的突破性发展,交流传动技术和PMSM控制理论的不断发展和提高,使得永磁同步电机的研究和实践应用日趋完善,由永磁同步电机驱动的控制系统将越来越广泛。本文首先介绍永磁同步电机的发展概括及结构特点,分析了永磁同步电机控制理论的发展和国内外弱磁控制的研究,由矢量变换理论出发,构建永磁同步电机在dq旋转坐标系下的数学模型,结合空间矢量脉冲宽度(SVPWM)调制技术,为全文的研究提供理论基础。在此基础上,分析矢量控制理论用于永磁同步电机控制的几种控制策略:id=0控制、最大转矩电流比控制(MTPA)、单位功率因数控制、弱磁控制,最大输出功率控制和最大转矩电压比控制(MTPV),并分析了永磁同步电机弱磁控制原理及电机运行弱磁区域的全过程。然后,提出基于id负向电流补偿和基于最大转矩电压比的两种永磁同步电机弱磁控制方案,并提出基于模糊推理的平滑过渡策略,实现电机运行从区域1(恒转矩区)到区域2(恒功率区),区域2到区域3(深度弱磁区)的平滑过渡。同时,还考虑电机参数对弱磁能力的影响,提出一种基于负载测试法的永磁同步电机参数辨识。在上述理论分析基础上,利用MATLAB/SIMULINK对提出的方法进行了仿真验证;然后,通过d SPACE半实物仿真实验平台进行硬件设计和软件设计,并进行仿真实验;最后,通过模拟实验室的地铁永磁牵引系统实验平台进行验证性试验。得出的结果都表明提出方案的准确性和有效性。
[Abstract]:PMSM (permanent Magnet synchronous Motor) is widely used in rail transit, electric vehicle, HVAC, wind power generation and other industries because of its high efficiency, high power density and wide speed range. Domestic scholars in this area of research has achieved fruitful results. At the same time, with the breakthrough development of permanent magnet materials and power electronic devices, the continuous development and improvement of AC transmission technology and PMSM control theory, the research and practical application of permanent magnet synchronous motor (PMSM) has become more and more perfect. The control system driven by permanent magnet synchronous motor (PMSM) will be more and more widely used. This paper first introduces the development and structural characteristics of PMSM, analyzes the development of PMSM control theory and the research of weak magnetic field control at home and abroad. The mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) in dq rotating coordinate system is constructed, and the space vector pulse width (SVPWMM) modulation technique is combined to provide the theoretical basis for the research. On this basis, this paper analyzes several control strategies used in PMSM control based on vector control theory: 1: id0 control, maximum torque / current ratio control (MTPAA), unit power factor control, weak magnetic field control, etc. The maximum output power control and the maximum torque to voltage ratio control are presented. The principle of the magnetically weak magnetic field control of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) and the whole process of the weak magnetic field of the PMSM are analyzed. Then, two control schemes of PMSM based on id negative current compensation and maximum torque / voltage ratio are proposed, and a smooth transition strategy based on fuzzy reasoning is proposed. The smooth transition of motor operation from region 1 (constant torque region) to region 2 (constant power region) and region 2 to region 3 (depth weak magnetic field region) is realized. At the same time, a permanent magnet synchronous motor parameter identification based on load test method is proposed, considering the influence of motor parameters on magnetic weakening ability. Based on the above theoretical analysis, the proposed method is simulated by MATLAB/SIMULINK. Then, the hardware and software are designed by d SPACE hardware-in-the-loop simulation platform, and the simulation experiment is carried out. The experimental platform of the metro permanent magnet traction system in the simulation laboratory is used to carry out the verification test. The results show that the proposed scheme is accurate and effective.
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM341

【参考文献】

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本文编号:1822856

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