永磁同步电机参数整定方法研究

发布时间：2017-08-05 07:28

  本文关键词：永磁同步电机参数整定方法研究

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【摘要】：永磁同步电机由于其自身所具备的优越性能,在工业、农业、军事等领域日益受到研究人员的青睐。本次课题选用STM32F407为主控芯片,该芯片设计采用ARM Cortex-M4为内核,是专业用于研究开发永磁同步电机的控制芯片,其高效的数字信号处理能力适用于实现各种控制策略。本文围绕STM32F407从软件以及硬件设计方面对永磁同步电机的参数整定方法展开了详细的研究。本文详细分析了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型以及不同坐标系的转换方式,阐述了空间矢量脉宽调制方法原理以及实现方式。在选择矢量控制方法的前提下,比较了不同电流控制方案的优缺点及适用场合,最终采用0di?的转子磁场定向矢量控制策略。高性能的交流永磁同步电机控制策略,控制效果的好坏与控制环节中所应用到的电机参数有关。首先,本文详细分析了测量环境中可能会对电枢绕组电阻参数、直轴电感参数产生影响的因素。其次,阐述了直流伏安法测量定子电枢绕组阻值原理,并在此基础上给出了降低死区时间对测量结果影响的测量方案。根据电机数学模型推导出直轴电感表达式,综合分析了测量电感参数的关键参数。比较了目前广泛应用的永磁体磁极初始位置检测方案,参考脉冲电压注入法的测量原理,对电枢绕组施加空间电压矢量,并根据反馈的直轴电流值di分析出转子磁极的方向。最后,根据阐述的参数测量原理,设计了测量方案和软件程序,并对测量结果进行了分析。永磁同步电机控制器硬件设计主要针对主功率电路以及采样电路两方面。主功率电路包括整流电路、逆变电路以及开关电源电路三个模块。整流电路利用全桥整流模块,并设计了大功率滤波电路将380V三相交流电压转换成537V直流电压。逆变电路设计选用PM75RL1A120功率模块实现DC/AC转换,并根据模块特性设计了控制电路以及故障检测电路。采用FN13844电流型PWM(Pulse Width Modulation)控制芯片设计了单端反激式开关电源,用于实现多路直流电压输出为整个控制器的工作提供电能。不管是磁场定向的矢量控制方案,还是电机参数的检测都要依赖反馈电流,本文还设计了A、B相电流采样处理电路以及直流母线电压采样处理电路,利用主控芯片自带的A/D采样通道对电压、电流进行采样。
【关键词】：永磁同步电机 电枢绕组阻值 直轴电感 转子初始位置
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 中文摘要4-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 交流永磁同步电机发展概况11-12
• 1.3 永磁同步电机参数研究现状12-13
• 1.4 本文主要研究工作13-16
• 第二章 永磁同步电机数学模型及控制方法16-36
• 2.1 永磁同步电机结构16
• 2.2 空间坐标矢量变换16-19
• 2.2.1 Clark变换17-18
• 2.2.2 Park变换18-19
• 2.3 永磁同步电机矢量控制19-29
• 2.3.1 永磁同步电机数学模型19-24
• 2.3.2 PMSM矢量控制方法选择24-29
• 2.4 空间矢量PWM（SVPWM）技术29-36
• 第三章 永磁同步电机参数整定36-41
• 3.1 影响参数变换的因素36-37
• 3.1.1 影响电阻变化的因素36-37
• 3.1.2 影响电感变化的因素37
• 3.2 永磁同步电机定子电阻参数整定37-38
• 3.3 永磁同步电机定子电感参数整定38-41
• 第四章 永磁同步电机转子初始位置测定41-50
• 4.1 高频电流注入法转子初始位置测量原理41-44
• 4.2 高频正弦电压注入法转子初始位置测量原理44-47
• 4.3 脉冲电压注入法转子初始位置测量原理47-50
• 第五章 永磁同步电机控制器硬件电路设计50-58
• 5.1 系统主功率电路设计50-55
• 5.1.1 整流电路设计50-52
• 5.1.2 开关电源电路设计52-54
• 5.1.3 逆变电路设计54-55
• 5.2 采样电路55-58
• 5.2.1 电流采样电路55-56
• 5.2.2 电压采样电路56-58
• 第六章 永磁同步电机控制器软件设计58-66
• 6.1 SVPWM算法实现59-60
• 6.2 永磁同步电机定子电阻参数整定软件设计60-61
• 6.3 永磁同步电机定子电感参数整定软件设计61-62
• 6.4 永磁同步电机转子位置测定软件设计62-66
• 第七章 永磁同步电机参数整定实验结果66-71
• 7.1 永磁同步电机定子电阻参数整定结果66-67
• 7.2 永磁同步电机定子电感参数整定结果67-69
• 7.3 永磁同步电机转子位置测定结果69-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 发表文章76-77
• 附录1 单端反激式开关电源实物图77-78
• 致谢78-79

【共引文献】

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本文编号：623679