永磁同步电机控制策略研究及仿真

发布时间：2017-05-04 03:06

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【摘要】： 永磁同步电机相对于其它电机而言有着优异的控制性能,己广泛应用于社会生活之中,而且,由于我国在永磁体稀土方面的资源极为丰富,这就使研究永磁同步电机的控制显得十分重要。本文研究了永磁同步电机的控制策略,并做了仿真研究,为实际应用提供了充分的理论依据。 论文对永磁同步电机的结构和特点进行了分析,介绍了永磁同步电机控制中常用的三种坐标系及相互变换关系,给出了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型,重点介绍了d-q坐标系下的数学模型。 在此基础上,对永磁同步电机在有速度传感器条件下的控制策略和无速度传感器条件下的控制策略分别进行了研究。有速度传感器控制中,研究了空间矢量控制(SVPWM)、直接转矩控制(DTC)、及基于空间矢量调制的直接转矩控制(SVM-DTC)三种控制策略的原理及其实现方法,在Matlab/simulink下,分别构建系统的仿真模型,进行仿真验证。无速度传感器控制中,研究了基于磁链矢量角速度辨识的直接转矩控制策略和基于MRAS速度辨识的矢量控制策略的原理和实现方法,分别给出Matlab/simulink下系统的仿真模型,并进行仿真验证。 通过前述研究,明确了各种控制策略中存在着一定的不足之处。针对这些不足,进行了深入的研究,提出了相应的优化与改进的措施。直接转矩控制中,转矩和磁链脉动较大,提出了优化电压矢量开关表、改进磁链观测器等改进方法;而无速度传感器控制中,转矩变化时,速度估计存在较大偏差,提出了变参数调节、增加速度补偿等改进方法:同时,对改进方法,在Matlab/simulink中进行了仿真验证,结果表明了改进方法的正确性和有效性。
【关键词】：永磁同步电机 空间矢量控制 直接转矩控制 模型参考自适应
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM351
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究背景9-10
• 1.3 国内外研究现状10-13
• 1.4 本文主要工作13-14
• 第2章 永磁同步电机结构及数学模型14-26
• 2.1 永磁同步电机概述14-17
• 2.1.1 永磁同步电机的结构14-16
• 2.1.2 永磁同步电机的特点16
• 2.1.3 永磁同步电机的分类16-17
• 2.2 坐标变换17-19
• 2.2.1 三相静止坐标系(A-B-C轴系)17-18
• 2.2.2 两相静止坐标系(α-β轴系)18
• 2.2.3 两相旋转坐标系(d-q轴系)18
• 2.2.4 三相静止坐标系与两相静止坐标系间的变换(3s/2s)18-19
• 2.2.5 两相静止坐标系与两相旋转坐标系间的变换(2s/2r)19
• 2.3 永磁同步电机数学模型19-25
• 2.3.1 永磁同步电机A-B-C坐标系下数学模型20-22
• 2.3.2 永磁同步电机α-β坐标系下数学模型22-23
• 2.3.3 永磁同步电机d-q坐标系下数学模型23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 基于有速度传感器的控制策略研究及仿真26-49
• 3.1 MATLAB/SIMULINK仿真环境26-27
• 3.2 空间矢量控制系统27-36
• 3.2.1 矢量控制原理28-29
• 3.2.3 SVPWM29-32
• 3.2.4 空间矢量控制仿真模型32-35
• 3.2.5 仿真结果及结论35-36
• 3.3 直接转矩控制系统36-43
• 3.3.1 直接转矩控制原理37-38
• 3.3.2 磁链及转矩计算38-39
• 3.3.3 区间判断39-40
• 3.3.4 电压矢量表的选择40
• 3.3.5 直接转矩控制系统仿真模型40-41
• 3.3.6 仿真结果及结论41-43
• 3.4 基于空间矢量调制的直接转矩控制系统43-48
• 3.4.1 SVM-DTC控制原理43-44
• 3.4.2 参考电压矢量的生成44-46
• 3.4.3 系统的实现46-47
• 3.4.4 仿真结果及结论47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 基于无速度传感器的控制策略研究及仿真49-63
• 4.1 无速度传感器技术概述49-50
• 4.2 基于磁链矢量角的速度辨识控制系统50-53
• 4.2.1 磁链矢量角速度辨识50-52
• 4.2.2 仿真结果及结论52-53
• 4.3 基于MRAS速度辨识控制系统53-60
• 4.3.1 模型参考自适应系统53-55
• 4.3.2 MRAS速度辨识55-57
• 4.3.3 系统实现57-58
• 4.3.4 仿真结果及结论58-60
• 4.4 其他无速度传感器的控制策略60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 控制策略的优化与改进63-72
• 5.1 直接转矩控制的改进63-69
• 5.1.1 优化开关矢量表63-65
• 5.1.2 定子电阻补偿65-66
• 5.1.3 改进磁链估计66-69
• 5.2 MRAS速度辨识的改进69-71
• 5.2.1 变比例系数69-70
• 5.2.2 加入速度补偿70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 6.1 工作总结72-73
• 6.2 研究展望73-74
• 参考文献74-77
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文77-78
• 致谢78

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 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

2 马智超;;最大转矩控制的电梯专用永磁同步电动机系统仿真[J];上海电机学院学报;2011年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 马腾;基于循环工况的混合动力用电机试验方法研究[D];大连理工大学;2011年

2 马英华;永磁同步电机无速度传感器控制方法的研究[D];山东大学;2011年

3 潘扬;基于卡尔曼滤波的永磁同步电机驱动技术研究[D];浙江工业大学;2010年

4 张思艳;基于DSP的弱混合动力汽车电机驱动控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

5 谢俊;基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计与仿真研究[D];武汉理工大学;2010年

6 常柯阳;基于FPGA的低功耗电机控制芯片的设计与研究[D];广东工业大学;2012年

7 柯海;电动汽车用无刷直流电机直接转矩控制的仿真研究[D];兰州交通大学;2012年

8 郝康琦;永磁同步电机控制策略研究及数控机床伺服系统优化[D];电子科技大学;2012年

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本文编号：344260