永磁辅助式磁阻同步伺服电机及控制研究

发布时间：2017-07-26 09:01

  本文关键词：永磁辅助式磁阻同步伺服电机及控制研究

  更多相关文章： 永磁辅助式磁阻同步伺服电机 最大转矩电流比 弱磁控制 协同仿真 现场实验

【摘要】：永磁同步电动机在伺服系统中得到了广泛应用,然而永磁同步伺服电机面临成本、过压和调速范围比较窄等问题。为此本文研究一种新型永磁辅助式磁阻同步伺服电机及其控制系统。与永磁同步伺服电机相比,永磁辅助式磁阻同步伺服电机具有成本低、不存在过压和退磁风险和转动惯量小等优点,在伺服系统中有着良好的应用前景。本文首先研究永磁辅助式磁阻同步电机本体的电磁结构优化,利用有限元仿真软件Maxwell对极槽配合、转子结构等进行优化研究,得到永磁辅助式磁阻同步电机样机结构;其次,针对Matlab电机数学建模仿真的局限性,本文研究基于磁路-电路的Maxwell-Simplorer协同仿真平台,建立协同仿真中电机本体磁路模型及矢量控制中坐标变换、SVPWM调制模块的模型并进行仿真;再次,针对最大转矩电流控制中的转矩角计算偏差问题,本文研究永磁辅助式磁阻同步电机基速下利用电机谐波分析进行电机参数辨识,加入变步长转矩角补偿后得到最大转矩角,形成了基于谐波参数辨识变步长补偿的MTPA控制策略;第四,针对弱磁分区及电流算法复杂的问题,本文将弱磁区域分为弱磁I区、弱磁II区和弱磁III区,并推导分析每个弱磁区域d、q电流给定的简便算法,包括弱磁I区的电压反馈弱磁算法、弱磁II区的单电流调节器弱磁算法、弱磁III区的弱磁算法,形成基于三段式分区弱磁的控制策略;第五,设计制作1.5k W永磁辅助式磁阻同步电机样机,设计以TI公司的TMS320F2808为主控芯片、以Infineon公司的IKCM30F60GA为功率器件、以旋转变压器为速度位置检测元件的永磁辅助式磁阻同步电机伺服控制器,并在CCS3.3上编写永磁辅助式磁阻同步电机全速度范围矢量控制程序;最后,搭建永磁辅助式磁阻同步电机实验平台,在此平台上进行了系列实验研究,并与永磁辅助式磁阻同步电机协同仿真结果做了比较,验证了全速度范围矢量控制算法的合理性,表明永磁辅助式磁阻同步电机在伺服应用中的可行性。
【关键词】：永磁辅助式磁阻同步伺服电机 最大转矩电流比 弱磁控制 协同仿真 现场实验
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM383.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 永磁伺服系统国内外研究现状9-13
• 1.3 本文研究内容及章节安排13-15
• 第2章 PMa Syn RM伺服电机电磁设计15-25
• 2.1 极槽配合方案的选择15-18
• 2.2 转子结构方案的选择18-19
• 2.3 样机方案仿真确定19-23
• 2.4 PMa Syn RM矢量控制原理23-24
• 2.5 本章小节24-25
• 第3章 基于Maxwell-Simplorer矢量控制的协同仿真25-39
• 3.1 Simplorer简介25-26
• 3.2 Pma Syn RM 仿真模型26-28
• 3.2.1 Maxwell协同仿真模型26-27
• 3.2.2 Pma Syn RM电机数学仿真模型27-28
• 3.3 Simplorer协同仿真模型28-38
• 3.3.1 坐标变换28-30
• 3.3.2 坐标变换在Simplorer中的模型实现30-31
• 3.3.3 空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理31-36
• 3.3.4 SVPWM在Simplorer中的模型实现36-38
• 3.3.5 硬件仿真38
• 3.4 本章小节38-39
• 第4章 PMa Syn RM伺服电机全速度范围控制39-54
• 4.1 基于参数辨识的最大转矩电流比控制策略研究39-46
• 4.1.1 最大转矩电流比原理39-40
• 4.1.2 基于 PMa Syn RM 伺服电机谐波方程的参数辨识40-44
• 4.1.3 协同仿真实现及结果44-46
• 4.2 PMa Syn RM分区弱磁控制研究46-53
• 4.2.1 分区弱磁原理46-47
• 4.2.2 弱磁区域分析47-52
• 4.2.3 协同仿真实现及结果52-53
• 4.3 本章小节53-54
• 第5章 PMa Syn RM伺服电机实验研究54-72
• 5.1 控制器硬件电路54-59
• 5.1.1 驱动板54-56
• 5.1.2 控制板56-59
• 5.2 控制器软件算法59-63
• 5.2.1 控制系统结构59-61
• 5.2.2 程序软件设计61-63
• 5.3 PMa Syn RM全速度范围运行实验63-71
• 5.3.1 PMa Syn RM发电实验63-65
• 5.3.2 PMa Syn RM电感测量实验65-66
• 5.3.3 PMa Syn RM控制器性能实验66-67
• 5.3.4 PMa Syn RM全速度范围电动实验67-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第6章 全文总结与展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 附录79-80
• 硕士学位论文信息备案表80

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本文编号：575577