五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制研究
发布时间：2024-01-25 16:47
在宇航推进系统、全舰电力推动、电力汽车牵引、电动/混合燃料汽车驱动等大功率及高可靠性的应用场合中,对传动系统的重量和体积提出了更加苛刻的要求,因此,具有高可靠性、高功率密度、高效率、转矩波动小、可容错运行以及可实现低压大功率等优点的多相电机驱动系统是一个重要的发展前景。本文对无谐波注入五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制策略、3次谐波电流注入式五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制策略、五相凸极式永磁同步电机缺一相容错型直接转矩控制策略、低转矩脉动五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制策略展开研究,具体研究内容如下:本文根据定子型号为Y112M-2的三相感应电机,通过改变定子绕组和转子电磁结构,利用Ansoft/Maxwell有限元分析软件,设计出一台功率为1.5kW、反电动势为梯形波的五相凸极式永磁同步电机;此外,为了后续所提出的控制策略进行实验研究,介绍了一套以TMS320F2812 DSP为核心的实验平台,并设计了相应的软件系统。在考虑谐波的情况下,从磁链入手,推导了电机电感的分布。进一步构建了含有3次谐波绕组的五相凸极式PMSM在三种坐标系下的数学模型。在无谐波注入下,提出了一种基于MT...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题的研究现状
1.2.1 多相电机直接转矩控制
1.2.2 多相电机MTPA算法研究现状
1.2.3 谐波注入多相电机提高转矩密度研究现状
1.2.4 多相电机主要容错算法研究现状
1.3 本文的主要工作
第二章 五相凸极式永磁同步电机的本体设计与控制平台的设计
2.1 引言
2.2 五相凸极式永磁同步电机的参数设计
2.2.1 设计流程
2.2.2 定子设计
2.2.3 转子结构设计
2.3 电机建模仿真与测试
2.3.1 电机有限元模型
2.3.2 电机有限元仿真结果分析
2.3.3 电机参数与实验验证
2.4 硬件及软件介绍
2.4.1 硬件介绍
2.4.2 软件设计
2.5 本章小结
第三章 五相凸极式永磁同步电机数学模型
3.1 引言
3.2 五相凸极式永磁同步电机数学模型
3.2.1 五相凸极式永磁同步电机在自然坐标系下的数学模型
3.2.2 五相凸极式永磁同步电机在静止坐标系(α1β1α3β3z)下的数学模型
3.2.3 五相凸极式永磁同步电机在旋转坐标系(d1q1d3q3z)下的数学模型
3.3 本章小结
第四章 无谐波注入五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制
4.1 引言
4.2 直接转矩控制策略研究
4.2.1 直接转矩控制基本原理
4.2.2 定子磁链给定值的计算
4.2.3 五相PMSM-MTPA-DTC系统结构框图
4.3 控制策略仿真研究
4.3.1 稳态运行仿真研究
4.3.2 动态运行仿真研究
4.4 控制策略实验研究
4.4.1 稳态运行实验研究
4.4.2 动态运行实验研究
4.5 本章小结
第五章 三次谐波电流注入式五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制
5.1 引言
5.2 直接转矩控制策略研究
5.2.1 直接转矩控制基本原理
5.2.2 定子磁链给定值、转矩最优分配比的计算
5.2.3 系统结构框图
5.3 控制策略仿真研究
5.3.1 稳态运行仿真研究
5.3.2 动态运行仿真研究
5.4 控制策略实验研究
5.4.1 稳态运行实验研究
5.4.2 动态运行实验研究
5.5 转矩提升分析
5.6 电机磁路饱和程度分析
5.7 本章小结
第六章 五相凸极式永磁同步电机缺一相容错型直接转矩控制
6.1 引言
6.2 五相永磁同步电机缺A相容错型直接转矩控制原理
6.2.1 基本电压矢量
6.2.2 开关矢量表
6.2.3 转矩给定前馈补偿
6.2.4 缺A相五相PMSM-DTC控制结构图
6.3 仿真研究
6.3.1 稳态运行仿真研究
6.3.2 动态运行仿真研究
6.4 实验研究
6.4.1 稳态运行实验研究
6.4.2 动态运行实验研究
6.5 无故障切换到故障运行实验研究
6.6 本章小结
第七章 低转矩脉动五相永磁同步电机直接转矩控制
7.1 引言
7.2 普通直接转矩控制转矩脉动分析
7.3 基于空间矢量调制的直接转矩控制
7.3.1 改进的转矩闭环
7.3.2 带有磁链幅值预测的磁链增量与给定电压矢量
7.3.3 可调相电压的实现
7.3.4 五相PMSM SVM-DTC结构框图
7.4 控制策略仿真研究
7.4.1 无谐波注入仿真研究
7.4.2 三次谐波注入仿真研究
7.5 控制策略实验研究
7.5.1 无谐波注入实验研究
7.5.2 三次谐波注入实验研究
7.6 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
个人简历及在学期间发表的学术论文和研究成果
本文编号：3885191
【文章页数】：147 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题的研究现状
1.2.1 多相电机直接转矩控制
1.2.2 多相电机MTPA算法研究现状
1.2.3 谐波注入多相电机提高转矩密度研究现状
1.2.4 多相电机主要容错算法研究现状
1.3 本文的主要工作
第二章 五相凸极式永磁同步电机的本体设计与控制平台的设计
2.1 引言
2.2 五相凸极式永磁同步电机的参数设计
2.2.1 设计流程
2.2.2 定子设计
2.2.3 转子结构设计
2.3 电机建模仿真与测试
2.3.1 电机有限元模型
2.3.2 电机有限元仿真结果分析
2.3.3 电机参数与实验验证
2.4 硬件及软件介绍
2.4.1 硬件介绍
2.4.2 软件设计
2.5 本章小结
第三章 五相凸极式永磁同步电机数学模型
3.1 引言
3.2 五相凸极式永磁同步电机数学模型
3.2.1 五相凸极式永磁同步电机在自然坐标系下的数学模型
3.2.2 五相凸极式永磁同步电机在静止坐标系(α1β1α3β3z)下的数学模型
3.2.3 五相凸极式永磁同步电机在旋转坐标系(d1q1d3q3z)下的数学模型
3.3 本章小结
第四章 无谐波注入五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制
4.1 引言
4.2 直接转矩控制策略研究
4.2.1 直接转矩控制基本原理
4.2.2 定子磁链给定值的计算
4.2.3 五相PMSM-MTPA-DTC系统结构框图
4.3 控制策略仿真研究
4.3.1 稳态运行仿真研究
4.3.2 动态运行仿真研究
4.4 控制策略实验研究
4.4.1 稳态运行实验研究
4.4.2 动态运行实验研究
4.5 本章小结
第五章 三次谐波电流注入式五相凸极式永磁同步电机直接转矩控制
5.1 引言
5.2 直接转矩控制策略研究
5.2.1 直接转矩控制基本原理
5.2.2 定子磁链给定值、转矩最优分配比的计算
5.2.3 系统结构框图
5.3 控制策略仿真研究
5.3.1 稳态运行仿真研究
5.3.2 动态运行仿真研究
5.4 控制策略实验研究
5.4.1 稳态运行实验研究
5.4.2 动态运行实验研究
5.5 转矩提升分析
5.6 电机磁路饱和程度分析
5.7 本章小结
第六章 五相凸极式永磁同步电机缺一相容错型直接转矩控制
6.1 引言
6.2 五相永磁同步电机缺A相容错型直接转矩控制原理
6.2.1 基本电压矢量
6.2.2 开关矢量表
6.2.3 转矩给定前馈补偿
6.2.4 缺A相五相PMSM-DTC控制结构图
6.3 仿真研究
6.3.1 稳态运行仿真研究
6.3.2 动态运行仿真研究
6.4 实验研究
6.4.1 稳态运行实验研究
6.4.2 动态运行实验研究
6.5 无故障切换到故障运行实验研究
6.6 本章小结
第七章 低转矩脉动五相永磁同步电机直接转矩控制
7.1 引言
7.2 普通直接转矩控制转矩脉动分析
7.3 基于空间矢量调制的直接转矩控制
7.3.1 改进的转矩闭环
7.3.2 带有磁链幅值预测的磁链增量与给定电压矢量
7.3.3 可调相电压的实现
7.3.4 五相PMSM SVM-DTC结构框图
7.4 控制策略仿真研究
7.4.1 无谐波注入仿真研究
7.4.2 三次谐波注入仿真研究
7.5 控制策略实验研究
7.5.1 无谐波注入实验研究
7.5.2 三次谐波注入实验研究
7.6 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
个人简历及在学期间发表的学术论文和研究成果
本文编号：3885191
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教材专著
