基于模型设计的永磁同步电机变频控制系统设计与开发

发布时间：2020-11-07 08:02

　　 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有体积小、结构简单、功率因数高、效率高、损耗小等一系列优点,在许多高性能的控制场合被广泛地应用。由于PMSM本身是一个强耦合、非线性的复杂系统,控制策略的复杂性导致它的变频调速系统的设计与开发也较其他电机调速平台更具难度。此外,传统的PMSM变频调速平台中相互独立的仿真环节和硬件调试给调速系统设计和开发增加了大量的工作,这已经不符合当前永磁同步电机调速系统开发的需求。为了简化永磁同步电机调速系统的设计与开发,适应当前工业控制的需要,本文采用了基于模型设计的方法,并基于磁场定向控制(Field-Oriented Control,FOC)策略,结合DSP高性能控制芯片,设计与开发了一套PMSM变频调速控制系统,主要研究工作包括:首先,详细介绍了永磁同步电机的结构和工作原理,分析并推导了包括Clarke变换、Park变换等坐标变换的方程及PMSM在各坐标系下的动态数学模型。在这些基本理论的基础上,再着重研究和分析了磁场定向控制策略及空间矢量脉宽调制SVPWM的基本理论,为永磁同步电机的变频调速系统设计与开发提供了理论基础。其次,根据磁场定向控制理论以及基于模型设计的开发方式,在MATLAB/Simulink平台上搭建永磁同步电机磁场定向控制的电流、转速双闭环控制系统的控制模型,详细分析各个控制子模块的功能及配置原理。基于模型设计的开发方法,可以有效地解决传统开发方法中的周期长、代码维护难、成本高、效率低的弊端,通过自动代码生成技术和实时的仿真测试,大大提高了开发的效率和系统的稳定性。最后,基于矢量控制的方法,设计与开发永磁同步电机变频调速控制系统的硬件平台。控制平台以DSP TMS320F28335为控制核心,并结合采用奥尔堡大学设计的CPLD控制板改良的变频器和包括滤波模块、采集模块、调理模块等模块,为上述了控制软件提供了仿真和实验分析的硬件载体,建立成一个完整的PMSM变频调速实时仿真平台,并在该系统上进行PMSM变频调速的实验,验证了FOC控制的正确性和可靠性。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341;TP273
【部分图文】：

电子科技大学硕士学位论文从而实现 PMSM 不同场合下的调速要求。由于内埋式电机突出的性能，它被广泛应用在大功率、高性能的场合，如船舶和电动汽车驱动等。

图 2-3 2 极永磁同步电机电机的动态数学模型析永磁同步电机的动态数学过程，现在需要做以气隙中产生的电磁场呈正弦分布且无高次谐波；是三相对称的正弦电流且在气隙中只产生正弦分阻尼绕组且忽略涡流及磁滞损耗，不计铁心的饱旋定则，规定定子三相绕组各相绕组产生的电磁并以此为参考，建立 ABC 三相静止坐标系。同时时针。规定电机转子的永磁体的 N 磁极方向为 d )r 是转子机械位置角乘以极对数 ，顺正方向超前 转子交轴 ），以此建立电机转子两相旋转坐标系（

同坐标系下电流、电压和转子磁通矢量之定子电流空间矢量和其以（a,b,c）形式表示 变换)larke 变换是把 ABC 三相静止坐标系转°，构成一个正交坐标系，把定子电
【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 刘慧敏;葛永强;常亚辉;张晓磊;庞继文;;基于矢量控制的永磁同步电机控制系统的仿真[J];火力与指挥控制;2015年11期

2 李建坤;何建平;王军;韩冬军;张俊;;基于恒定开关频率的12区段DTC系统的研究[J];电气传动;2012年02期

3 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

4 黄建民;贾廷纲;;稀土永磁电机研究现状与发展[J];装备机械;2010年02期

5 朱俊;;稀土永磁电机的应用现状及其发展趋势[J];中国重型装备;2008年04期

6 高勋章,罗飞路;稀土永磁电机研究现状与发展[J];中小型电机;1998年01期

相关博士学位论文 前10条

1 曹靖;滑模变结构控制在高性能变频调速系统中的应用研究[D];北京科技大学;2018年

2 乔峰;永磁同步电机驱动系统几类自适应控制策略研究[D];山东大学;2018年

3 孙伟;永磁同步电动机无位置传感器控制与高性能运行策略的研究[D];浙江大学;2017年

4 陆骏;永磁同步电机无传感器直接转矩控制的研究[D];东华大学;2016年

5 吕帅帅;永磁同步电机直接转矩控制及其力矩伺服应用研究[D];西北工业大学;2016年

6 肖海峰;永磁同步电机精确控制方法及若干关键问题研究[D];西北工业大学;2016年

7 易伯瑜;永磁同步电动机高性能无传感器控制技术研究[D];华南理工大学;2014年

8 齐亮;基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D];华东理工大学;2013年

9 刘颖;永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

10 李冉;永磁同步电机无位置传感器运行控制技术研究[D];浙江大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 李利兵;永磁同步电机矢量控制调速性能的研究[D];西安工程大学;2018年

2 高江;永磁同步电机调速控制系统设计与研究[D];西安科技大学;2018年

3 佘超;基于模型设计的电动汽车永磁同步电机无速度传感器控制策略的研究[D];北京交通大学;2018年

4 王茂;基于磁链辨识的永磁同步电机自适应鲁棒控制研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

5 张肖栋;基于模型设计的汽车PEPS系统研究与设计[D];吉林大学;2017年

6 刘志宏;基于模型设计的无传感PMSM控制系统研究[D];天津理工大学;2017年

7 陈磊;基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D];浙江大学;2017年

8 鲁庭勇;基于模型设计的永磁同步电机调速实验平台设计[D];长安大学;2015年

9 吴德军;基于模型设计的永磁同步电机神经网络PID控制系统研究[D];长安大学;2015年

10 高闯;基于模型设计的永磁同步电机空间矢量控制系统的研究与实现[D];长安大学;2014年

本文编号：2873670