混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统研究

发布时间：2018-01-17 00:14

  本文关键词：混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统研究　出处：《东南大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 轴向磁场 磁通切换 混合励磁 矢量控制 直接转矩控制 最小铜耗 最优效率 神经网络 滑模控制

【摘要】：混合励磁轴向磁场磁通切换永磁(Hybrid excited axial field flux-switching permanent magnet, HEAFFSPM)电机是一种新型的定子永磁型混合励磁同步电机(Hybrid excited synchronous machine, HESM),实现了磁通切换理念和混合励磁同步电机的有机结合,兼具轴向磁场磁通切换永磁(Axial field flux-switching permanent magnet, AFFSPM)电机和HESM的优点,轴向长度短、结构简单坚固、功率／转矩密度高、调磁范围宽、散热容易,在电动汽车等要求宽恒功率调速领域具有广泛的应用前景。本文以一台三相12/10极HEAFFSPM电机为对象,基于矢量控制和直接转矩控制方法,深入研究该电机的静态、动态运行性能和单位功率因数控制、最小铜耗控制、容错控制、最优效率控制等高性能控制策略。本文的研究成果为HEAFFSPM电机在电动汽车电驱动系统等工业领域的应用提供了一定的理论和技术依据。论文主要研究内容和成果包括以下几个方面：1.介绍和总结本课题的研究背景、现状及意义,阐述HEAFFSPM电机结构特点和运行原理,详细分析反电势、磁链、电感和齿槽转矩等电磁特性。建立HEAFFSPM电机在三相静止abc参考坐标系、两相静止αβ参考坐标系和两相旋转dq参考坐标系中的数学模型。基于MATLAB/Simulink,构建HEAFFSPM电机的仿真模型,进行仿真分析。2.根据HEAFFSPM电机的特点,建立HEAFFSPM电机驱动系统。基于矢量控制方法中id=0的电流矢量控制策略,研究电机的运行性能。提出包括cosφ= 1控制、最小铜耗控制、弱磁和容错控制等几种适用于HEAFFSPM电机驱动系统的电流矢量控制策略,并与id=0控制特性进行对比分析。对HEAFFSPM电机在整个速度运行区间的运行性能进行仿真分析和实验研究,验证提出控制策略的有效性。3.提出一种HEAFFSPM电机最优效率控制策略。构建HEAFFSPM电机最优效率控制系统,研究采用最优效率控制策略的HEAFFSPM电机的运行性能。基于MATLAB/Simulink和dSPACE1103进行仿真分析和实验研究,验证提出控制策略的正确性和有效性。在此基础上,采用BP神经网络优化PI控制器,进一步提高HEAFFSPM电机最优效率控制性能。4.提出一种HEAFFSPM电机无位置传感器直接转矩控制方法,分析电机直接转矩控制性能。基于滑模变结构控制理论,设计一种滑模观测器估测电机的转速和转子位置。基于MATLAB/Simulink,研究HEAFFSPM电机采用无位置传感器直接转矩控制方法的驱动系统性能,验证提出控制方法的有效性,为无位置传感器直接转矩控制方法在HESM驱动系统中的应用提供理论依据和技术基础。5.研制基于dSPACE1103控制器的HEAFFSPM电机驱动系统实验平台,采用Altium Designer Summer 09设计包括主功率变换器、励磁功率变换器和采样保护等硬件电路,采用MATLAB/Simulink和(Real-Time Interface, RTI)设计电机驱动系统的软件程序。基于驱动系统实验平台,研究HEAFFSPM电机在整个速度运行区间的运行性能,验证提出的控制方法和控制策略的有效性,为HEAFFSPM电机进一步深入研究和工业领域的实际应用奠定基础。
[Abstract]:This paper introduces and summarizes the research background , current situation and significance of HEAFFSPM motor in the field of electric drive system of electric automobile . The research results of this paper are as follows : 1 . To set up the control strategy of HEAFFSPM motor in the field of electric vehicle electric drive system . Based on MATLAB / Simulink , a sliding mode observer is designed to estimate the speed and rotor position of the motor . Based on MATLAB / Simulink , a sliding mode observer is designed to estimate the rotation speed and rotor position of the motor . Based on the experimental platform of the drive system , the effectiveness of the control method and control strategy proposed is studied .

【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM351;TP273

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本文编号：1435451