内置式永磁同步电动机的优化设计及其弱磁性能分析
[Abstract]:The built-in permanent magnet synchronous motor (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM) has been playing a more and more important role in AC speed regulation system because of its advantages such as small size, good reliability and easy magnetic weakening. In this paper, based on the recent research on the weak magnetic expansion and control strategy of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the magnetic circuit design and control strategy of PMSM are studied from two aspects: the design of magnetic circuit and the control strategy of PMSM. Firstly, from the point of view of weak magnetic field, IPMSM is chosen as the research object. On the basis of Clark and Park coordinate transformation and permanent magnet synchronous motor mathematical model, the principle and method of vector control and voltage space vector pulse width modulation are introduced. The advantages and disadvantages of various vector control strategies are analyzed in detail. Secondly, the optimization design and size calculation of electromagnetic structure for IPMSM with high expanding speed are carried out. From the angle of increasing the direct axis inductance, the stator slot and winding structure are deeply analyzed by Ansoft software. The effects of air gap length and permanent magnet parameters on the weak magnetic properties are analyzed. Based on the preliminary determination of the size of the motor, the air gap magnetic density and the slot torque are optimized by simulated annealing algorithm. Finally, the technical parameters of the motor that meet the design requirements are given. Thirdly, with the help of Maxwell2D finite element analysis software, the dynamic and steady-state performance of the designed IPMSM is analyzed, and a new method for calculating the axial inductance of the static field is presented, and the distribution of the magnetic force line in the calculation results of the transient field of the motor is analyzed. The inductive potential and current curves and the output torque curves verify the rationality of the structure and size of the designed motor. Finally, considering the influence of motor parameters on the current PI controller under the traditional external voltage loop weak magnetic control, the voltage feedforward decoupling compensation is added to the current loop. Then the variable speed integral PI controller and the fuzzy self tuning PI controller are used to replace the traditional PI controller in the external voltage weak magnetic loop. The simulation results of demagnetizing current id show that both PID control algorithms can reduce overshoot. The weak magnetic performance of the control system is improved, and the dynamic performance of the control system is improved more obviously by the variable speed integral PI controller.
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM341
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,本文编号:2368307
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