永磁同步电机矢量控制调速性能的研究
发布时间：2021-04-24 22:20
随着近年来社会的发展,国家对生态文明发展的重视,因此像电动汽车,新能源这样的行业得到了大力的发展,本文主要针对永磁同步电机矢量控制调速性能进行了研究,永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）因其具有较高的效率和功率密度,以及内部结构构造简单、动态性能好,转矩输出稳定等多方面特点,在如今的电机控制行业得到了广泛的应用。首先,本文对永磁同步电机的结构以及其构成的调速系统进行了研究;系统的分析了矢量控制理论,坐标转换原理,数学模型的建立;其次,针对表贴式永磁同步电机,选择了id=0的矢量控制策略,采用了空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）软件实现算法的控制手段;同时,针对传统的矢量控制系统的在负载突变时抗扰动性能不足,设计了降阶的负载转矩观测器用来实现电流补偿,用以提高系统转矩输出的稳定性和转速调节的优良性;通过Matlab软件搭建坐标变化模块、SVPWM模块、PI调节器模块、降阶转矩观测器模块组成调速系统,并进行了改进前和改进后调速系统不同转速下调速...
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 永磁同步电机调速系统
1.2.1 永磁同步电机调速系统的构成
1.2.2 永磁同步电机的结构
1.2.3 永磁同步电机调速矢量控制策略
1.3 国内外研究情况综述
1.4 本课题主要研究内容
2 永磁同步电机矢量控制调速系统
2.1 矢量控制系统控制原理与坐标变换
2.2 永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型
2.3 永磁同步电机矢量控制策略
2.4 降阶负载转矩观测器的设计
2.5 SVPWM调制技术
2.5.1 SVPWM基本原理
2.5.2 SVPWM算法实现
2.6 有观测器的永磁同步电机矢量控制调速系统
3 PMSM矢量控制调速系统建模及仿真
3.1 仿真工具的介绍
3.2 各模块的MATLAB仿真建模
3.2.1 坐标变换模块
3.2.2 双闭环调节器
3.2.3 SVPWM模块设计
3.2.4 降阶负载转矩观测器建模
3.3 仿真结果分析
3.3.1 在低速时转速性能研究
3.3.2 在中速时转速性能研究
3.3.3 在额定转速时转速性能研究
3.3.4 仿真结果总结
4 系统硬件设计
4.1 系统硬件结构
4.2 控制板设计
4.2.1 DSP最小系统设计
4.2.2 CPLD逻辑处理电路设计
4.2.3 其他外围电路设计
4.3 驱动板设计
4.3.1 IGBT模块及驱动核的选型
4.3.2 驱动电路设计
4.4 系统PCB板设计
4.5 驱动板可行性验证
5 系统软件设计
5.1 软件编写平台
5.2 系统控制流程设计
5.3 驱动控制器软件的实现
6 实验验证
6.1 实验流程
6.1.1 给定转速在空载时调速性能的结果
6.1.2 给定转速在突加负载时调速性能的结果
6.1.3 转速变化在空载时的调速性能的结果
6.2 结果分析
7 结论与展望
7.1 结论总结
7.2 工作展望
参考文献
作者攻读学位期间发表学术论文清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]降阶负载转矩观测器与电机调速[J]. 李利兵. 国外电子测量技术. 2018(01)
[2]数字化IGBT智能驱动与故障监测存储系统设计[J]. 文阳,杨媛,高勇. 电气传动. 2016(07)
[3]带负载转矩估算的非线性观测器内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制策略[J]. 毛永乐,杨家强,赵寿华,陈阳生. 中国电机工程学报. 2016(08)
[4]基于2SC0535的大功率IGBT驱动保护电路设计[J]. 文阳,杨媛,高勇. 电子技术应用. 2014(09)
[5]数字随动系统中嵌入式微控制器的设计[J]. 赵文龙,熊克勤,黄雅娜. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2014(02)
[6]基于RBF神经网络的永磁同步电机速度控制研究[J]. 吴建,刘磊. 芜湖职业技术学院学报. 2014(02)
[7]永磁同步电机的空间矢量脉宽调制（SVPWM）原理及仿真研究[J]. 陈娜,李杨声,李福瑞,王程勇. 科技创新与应用. 2013(30)
[8]基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制[J]. 章玮,王伟颖. 机电工程. 2012(07)
[9]基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制[J]. 张晓光,孙力,赵克. 中国电机工程学报. 2012(03)
[10]船用大功率永磁电机矢量控制方案的比较[J]. 任俊杰,刘彦呈,赵友涛,王川. 电机与控制学报. 2011(06)
博士论文
[1]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]. 张虎.吉林大学 2015
[2]永磁同步电机控制策略及算法融合研究[D]. 刘红伟.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[3]内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D]. 王艾萌.华北电力大学（河北） 2010
硕士论文
[1]基于DSP的平面开关磁阻电机位置控制器研发[D]. 许展志.深圳大学 2017
[2]永磁同步电动机无位置传感器矢量控制系统研究[D]. 李林静.河北科技大学 2016
[3]内置式永磁同步电机设计与分析[D]. 陈羽.华中科技大学 2015
[4]基于模型设计的永磁同步电机调速实验平台设计[D]. 鲁庭勇.长安大学 2015
[5]永磁同步电机的矢量控制系统研究[D]. 严沛权.华南理工大学 2015
[6]基于DSP电机励磁的矢量控制系统设计与验证[D]. 黄立军.大连理工大学 2015
[7]基于负载状态估计和补偿的永磁同步电机调速性能研究[D]. 曲跃鹏.哈尔滨工业大学 2014
[8]永磁同步电机弱磁控制策略研究[D]. 刘微.北京交通大学 2014
[9]车载永磁同步电机控制系统设计[D]. 张清路.北京工业大学 2014
[10]永磁同步电机高效V/F控制方法研究[D]. 朱明东.湖南大学 2013
本文编号：3158162
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 永磁同步电机调速系统
1.2.1 永磁同步电机调速系统的构成
1.2.2 永磁同步电机的结构
1.2.3 永磁同步电机调速矢量控制策略
1.3 国内外研究情况综述
1.4 本课题主要研究内容
2 永磁同步电机矢量控制调速系统
2.1 矢量控制系统控制原理与坐标变换
2.2 永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型
2.3 永磁同步电机矢量控制策略
2.4 降阶负载转矩观测器的设计
2.5 SVPWM调制技术
2.5.1 SVPWM基本原理
2.5.2 SVPWM算法实现
2.6 有观测器的永磁同步电机矢量控制调速系统
3 PMSM矢量控制调速系统建模及仿真
3.1 仿真工具的介绍
3.2 各模块的MATLAB仿真建模
3.2.1 坐标变换模块
3.2.2 双闭环调节器
3.2.3 SVPWM模块设计
3.2.4 降阶负载转矩观测器建模
3.3 仿真结果分析
3.3.1 在低速时转速性能研究
3.3.2 在中速时转速性能研究
3.3.3 在额定转速时转速性能研究
3.3.4 仿真结果总结
4 系统硬件设计
4.1 系统硬件结构
4.2 控制板设计
4.2.1 DSP最小系统设计
4.2.2 CPLD逻辑处理电路设计
4.2.3 其他外围电路设计
4.3 驱动板设计
4.3.1 IGBT模块及驱动核的选型
4.3.2 驱动电路设计
4.4 系统PCB板设计
4.5 驱动板可行性验证
5 系统软件设计
5.1 软件编写平台
5.2 系统控制流程设计
5.3 驱动控制器软件的实现
6 实验验证
6.1 实验流程
6.1.1 给定转速在空载时调速性能的结果
6.1.2 给定转速在突加负载时调速性能的结果
6.1.3 转速变化在空载时的调速性能的结果
6.2 结果分析
7 结论与展望
7.1 结论总结
7.2 工作展望
参考文献
作者攻读学位期间发表学术论文清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]降阶负载转矩观测器与电机调速[J]. 李利兵. 国外电子测量技术. 2018(01)
[2]数字化IGBT智能驱动与故障监测存储系统设计[J]. 文阳,杨媛,高勇. 电气传动. 2016(07)
[3]带负载转矩估算的非线性观测器内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制策略[J]. 毛永乐,杨家强,赵寿华,陈阳生. 中国电机工程学报. 2016(08)
[4]基于2SC0535的大功率IGBT驱动保护电路设计[J]. 文阳,杨媛,高勇. 电子技术应用. 2014(09)
[5]数字随动系统中嵌入式微控制器的设计[J]. 赵文龙,熊克勤,黄雅娜. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2014(02)
[6]基于RBF神经网络的永磁同步电机速度控制研究[J]. 吴建,刘磊. 芜湖职业技术学院学报. 2014(02)
[7]永磁同步电机的空间矢量脉宽调制（SVPWM）原理及仿真研究[J]. 陈娜,李杨声,李福瑞,王程勇. 科技创新与应用. 2013(30)
[8]基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制[J]. 章玮,王伟颖. 机电工程. 2012(07)
[9]基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制[J]. 张晓光,孙力,赵克. 中国电机工程学报. 2012(03)
[10]船用大功率永磁电机矢量控制方案的比较[J]. 任俊杰,刘彦呈,赵友涛,王川. 电机与控制学报. 2011(06)
博士论文
[1]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]. 张虎.吉林大学 2015
[2]永磁同步电机控制策略及算法融合研究[D]. 刘红伟.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[3]内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D]. 王艾萌.华北电力大学（河北） 2010
硕士论文
[1]基于DSP的平面开关磁阻电机位置控制器研发[D]. 许展志.深圳大学 2017
[2]永磁同步电动机无位置传感器矢量控制系统研究[D]. 李林静.河北科技大学 2016
[3]内置式永磁同步电机设计与分析[D]. 陈羽.华中科技大学 2015
[4]基于模型设计的永磁同步电机调速实验平台设计[D]. 鲁庭勇.长安大学 2015
[5]永磁同步电机的矢量控制系统研究[D]. 严沛权.华南理工大学 2015
[6]基于DSP电机励磁的矢量控制系统设计与验证[D]. 黄立军.大连理工大学 2015
[7]基于负载状态估计和补偿的永磁同步电机调速性能研究[D]. 曲跃鹏.哈尔滨工业大学 2014
[8]永磁同步电机弱磁控制策略研究[D]. 刘微.北京交通大学 2014
[9]车载永磁同步电机控制系统设计[D]. 张清路.北京工业大学 2014
[10]永磁同步电机高效V/F控制方法研究[D]. 朱明东.湖南大学 2013
本文编号：3158162
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3158162.html
教材专著
