车用永磁同步电机直接转矩控制策略研究
发布时间：2021-06-07 07:52
现如今随着人们对生态环境的保护和能源节约意识的提高,电动汽车由于其具有的绿色无污染,高效节能的优点越来越受到广大民众的喜爱,因此对电动汽车的研究也成了一个热点,而其中最核心的部分之一则是电机及其驱动控制系统。矢量控制（Vector Control）和直接转矩控制（Direct Torque Control）是目前高性能电机的主要调速控制技术,应用十分广泛。直接转矩控制是一种变频器控制三相马达转矩的方式,与矢量控制不同的是,它不是通过对电流进行解耦来间接控制转矩,而是直接对被控量转矩进行控制,省去了复杂的坐标变换,具有转矩精度高,响应速度快,对电机参数要求不严格的特点,被广泛应用于电动汽车电机控制系统。本文以三相正弦波PMSM为研究对象,以DTC为基本控制方法。传统DTC采用滞环控制,通过查表的方法选择空间电压矢量,但选择空间电压矢量后定子磁链幅值和转矩能否准确达到给定量,则不在方案的考虑范围之内。因此,采用滞环控制实现方案的DTC系统存在较大的转矩和磁链脉动。为了解决这些问题,本文将滑模控制理论应用到永磁同步电机DTC控制系统中并结合SVPWM控制技术以期减小转矩脉动,改善系统的控制性...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＰＭＳＭ转子结构及磁路示意图??
?硕士学位论文???２．３永磁同步电机的数学模型??为简化分析，假设：永磁体材料电阻率无穷大，定子绕组呈星型连接，绕组??电流波形呈正弦分布，不考虑齿槽效应，气隙磁场为正弦分布，忽略谐波饱和，??不考虑转子阻尼绕组和电机涡流磁滞损耗［１９］。??＼?ｔｐ?Ｖ??（ａ）三相静止坐标系?（ｂ）两相静止坐标系?（ｃ）两相旋转坐标系??图２．５?ＰＭＳＭ常用坐标系??２．３．１三相静止坐标系下的永磁同步电机数学模型??ＰＭＳＭ在三相静止乂８Ｃ坐标系下，其电压和磁链方程如下式（２．１８）、（２．１９）??所示：??Ｕａ?Ｒａ?０?＾?ｉ〇??ｗＡ?＝?０?Ｒｂ?０?ｉｂ?＋ｐ?＼ｉ／ｂ?（２．１８）??＿ｗ」０?０?Ｋ?ｙｃ＿??其中，Ｒａ?＝?Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｓ，Ｐ?为微分算子，Ｐ?＝?ｄ／ｄｔ。ｙ／ａ、ｉ／／ｂ、ｙ／ｃｊ＾别为??三相各相的分链。而ｉ／／ａ、ｉ／／４、则可用下式表示：??Ｌａ?＾ａｂ?Ｍａｃ?Ｋ?＾?ｒａｉ９ｒ）??Ｖｂ?＝?Ｍｂａ?Ｌｂ?Ｍｂｃ?ｉｂ?＋?ｙ／ｒｂ｛９ｒ）?（２．１９）??ｙ〇＼?Ｗｃａ?Ｍｃｂ?Ｌｃ?ＪＬＺ＇Ｊ?＼｝ＶｒＸｄｒ）＿??在式（２．１９）中，６＝６＾，?％为转子旋转角速度，（叉）、（乂）、??分别表示转子磁场在三相各相产生的交链。同时因为定子三相各相的电感和互感??均相等，则有：４?＝?４?＝?４?＝?４，＾?＝?Ｉ?＝风ｋ．?＝?１?＝?Ｉ?＝似＾?。??１２??
?第三章永磁同步电机直接转矩控制研究???式（３．１１）可以等效下式（３．１２），其中可通过ａ－／７两相静止坐标系下的电??压矢量Ｗ，表示，因此在这种情况下每一种功率管的开关组合代表在两相静??止坐标系下的一种电压矢量。??？＋?（３．１２）??由式（３．?１２）可知，８种不同功率管的开关状态对应输出在两相静止坐??标系下的８个不同基本电压矢量，这八个基本空间电压矢量其在两相静??止坐标系下的空间分布图如３．?２图所示。??ｖ２?（０１０）?ｖ６（１１０）??ａａ??／?＼／Ｖ〇（０００）＼?Ｖ＾（１００）??Ｖ“０＂）?ｆ??Ｘｖ￣（?？！！）■）?－ａ??ｖ，（００１）?Ｖ５（１０１）??图３．２?８个基本电压矢量在ａ－／？坐标系下的分布图??３．２．２永磁同步电机直接转矩控制系统的结构和原理??ＰＭＳＭ－ＤＴＣ控制系统的结构图如图３．３所示。??￣￣Ｊｊ?：?３／２变换??＿三相粮＇?逆变电—?一＇?ｈ／＼??：流桥?１?Ｉ路?＝１?ＩＶＩ??—：：［１＇４Ｈ?ｖ??嵌优开关矢遢表?一Ｊ?３／２变换??转矩调节器?扇区判断?磁链调节器＾￣Ｌ定子磁链估?器??．?．?＋个。广?计??Ｔ?＼?＾?ｒ？丄＿丄？??：?电磁转矩估＜ｊ??＋?Ｙ＇??！士—…???速度调节器???图３．３?ＰＭＳＭ－ＤＴＣ控制系统结构图??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶滑模算法的永磁同步电机控制[J]. 杨婧,纪科辉,赵新龙,鲁文其. 微特电机. 2018(02)
[2]永磁同步电机的新型滑模抗饱和控制研究[J]. 楚远征,郭强强,祁世民,王永. 电机与控制应用. 2016(09)
[3]基于新型指数趋近律的永磁同步电机滑模变结构控制[J]. 韦成杰,吴昕. 科技通报. 2016(08)
[4]基于全局最优的快速一致性点漂移算法[J]. 赵键,孙即祥,周石琳,李智勇,王亮亮. 电子与信息学报. 2012(03)
[5]高阶滑模消抖控制在永磁同步电动机中的应用[J]. 皇甫宜耿,LAGHROUCHE S,刘卫国,马瑞卿,MIRAOUI A. 电机与控制学报. 2012(02)
[6]永磁同步电动机调速系统的离散滑模控制[J]. 杨朋松,孙秀霞,董文瀚,孙彪,赵云雨. 微特电机. 2012(01)
[7]永磁同步电机滑模调速控制及其实现[J]. 崔茂振,张昌凡,朱剑. 电子测量与仪器学报. 2012(01)
[8]新型全局滑模控制在永磁同步电动机中的应用[J]. 胡强晖,胡勤丰. 电机与控制应用. 2010(02)
[9]基于区域电压矢量表的永磁同步电机直接转矩预测控制[J]. 张猛,肖曦,李永东. 清华大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制[J]. 贾洪平,孙丹,贺益康. 中国电机工程学报. 2006(20)
博士论文
[1]无刷直流电动机直接转矩控制的一体化研究[D]. 高瑾.南京航空航天大学 2007
[2]电动汽车用永磁同步电动机传动控制系统的研究[D]. 许家群.沈阳工业大学 2003
本文编号：3216191
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＰＭＳＭ转子结构及磁路示意图??
?硕士学位论文???２．３永磁同步电机的数学模型??为简化分析，假设：永磁体材料电阻率无穷大，定子绕组呈星型连接，绕组??电流波形呈正弦分布，不考虑齿槽效应，气隙磁场为正弦分布，忽略谐波饱和，??不考虑转子阻尼绕组和电机涡流磁滞损耗［１９］。??＼?ｔｐ?Ｖ??（ａ）三相静止坐标系?（ｂ）两相静止坐标系?（ｃ）两相旋转坐标系??图２．５?ＰＭＳＭ常用坐标系??２．３．１三相静止坐标系下的永磁同步电机数学模型??ＰＭＳＭ在三相静止乂８Ｃ坐标系下，其电压和磁链方程如下式（２．１８）、（２．１９）??所示：??Ｕａ?Ｒａ?０?＾?ｉ〇??ｗＡ?＝?０?Ｒｂ?０?ｉｂ?＋ｐ?＼ｉ／ｂ?（２．１８）??＿ｗ」０?０?Ｋ?ｙｃ＿??其中，Ｒａ?＝?Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｓ，Ｐ?为微分算子，Ｐ?＝?ｄ／ｄｔ。ｙ／ａ、ｉ／／ｂ、ｙ／ｃｊ＾别为??三相各相的分链。而ｉ／／ａ、ｉ／／４、则可用下式表示：??Ｌａ?＾ａｂ?Ｍａｃ?Ｋ?＾?ｒａｉ９ｒ）??Ｖｂ?＝?Ｍｂａ?Ｌｂ?Ｍｂｃ?ｉｂ?＋?ｙ／ｒｂ｛９ｒ）?（２．１９）??ｙ〇＼?Ｗｃａ?Ｍｃｂ?Ｌｃ?ＪＬＺ＇Ｊ?＼｝ＶｒＸｄｒ）＿??在式（２．１９）中，６＝６＾，?％为转子旋转角速度，（叉）、（乂）、??分别表示转子磁场在三相各相产生的交链。同时因为定子三相各相的电感和互感??均相等，则有：４?＝?４?＝?４?＝?４，＾?＝?Ｉ?＝风ｋ．?＝?１?＝?Ｉ?＝似＾?。??１２??
?第三章永磁同步电机直接转矩控制研究???式（３．１１）可以等效下式（３．１２），其中可通过ａ－／７两相静止坐标系下的电??压矢量Ｗ，表示，因此在这种情况下每一种功率管的开关组合代表在两相静??止坐标系下的一种电压矢量。??？＋?（３．１２）??由式（３．?１２）可知，８种不同功率管的开关状态对应输出在两相静止坐??标系下的８个不同基本电压矢量，这八个基本空间电压矢量其在两相静??止坐标系下的空间分布图如３．?２图所示。??ｖ２?（０１０）?ｖ６（１１０）??ａａ??／?＼／Ｖ〇（０００）＼?Ｖ＾（１００）??Ｖ“０＂）?ｆ??Ｘｖ￣（?？！！）■）?－ａ??ｖ，（００１）?Ｖ５（１０１）??图３．２?８个基本电压矢量在ａ－／？坐标系下的分布图??３．２．２永磁同步电机直接转矩控制系统的结构和原理??ＰＭＳＭ－ＤＴＣ控制系统的结构图如图３．３所示。??￣￣Ｊｊ?：?３／２变换??＿三相粮＇?逆变电—?一＇?ｈ／＼??：流桥?１?Ｉ路?＝１?ＩＶＩ??—：：［１＇４Ｈ?ｖ??嵌优开关矢遢表?一Ｊ?３／２变换??转矩调节器?扇区判断?磁链调节器＾￣Ｌ定子磁链估?器??．?．?＋个。广?计??Ｔ?＼?＾?ｒ？丄＿丄？??：?电磁转矩估＜ｊ??＋?Ｙ＇??！士—…???速度调节器???图３．３?ＰＭＳＭ－ＤＴＣ控制系统结构图??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶滑模算法的永磁同步电机控制[J]. 杨婧,纪科辉,赵新龙,鲁文其. 微特电机. 2018(02)
[2]永磁同步电机的新型滑模抗饱和控制研究[J]. 楚远征,郭强强,祁世民,王永. 电机与控制应用. 2016(09)
[3]基于新型指数趋近律的永磁同步电机滑模变结构控制[J]. 韦成杰,吴昕. 科技通报. 2016(08)
[4]基于全局最优的快速一致性点漂移算法[J]. 赵键,孙即祥,周石琳,李智勇,王亮亮. 电子与信息学报. 2012(03)
[5]高阶滑模消抖控制在永磁同步电动机中的应用[J]. 皇甫宜耿,LAGHROUCHE S,刘卫国,马瑞卿,MIRAOUI A. 电机与控制学报. 2012(02)
[6]永磁同步电动机调速系统的离散滑模控制[J]. 杨朋松,孙秀霞,董文瀚,孙彪,赵云雨. 微特电机. 2012(01)
[7]永磁同步电机滑模调速控制及其实现[J]. 崔茂振,张昌凡,朱剑. 电子测量与仪器学报. 2012(01)
[8]新型全局滑模控制在永磁同步电动机中的应用[J]. 胡强晖,胡勤丰. 电机与控制应用. 2010(02)
[9]基于区域电压矢量表的永磁同步电机直接转矩预测控制[J]. 张猛,肖曦,李永东. 清华大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制[J]. 贾洪平,孙丹,贺益康. 中国电机工程学报. 2006(20)
博士论文
[1]无刷直流电动机直接转矩控制的一体化研究[D]. 高瑾.南京航空航天大学 2007
[2]电动汽车用永磁同步电动机传动控制系统的研究[D]. 许家群.沈阳工业大学 2003
本文编号：3216191
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