本文關(guān)鍵詞：基于改進(jìn)型驅(qū)動(dòng)策略的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 永磁無刷直流電機(jī) 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 多路輸出DC-DC變換器 電壓切換型控制 雙環(huán)滯環(huán)調(diào)節(jié)器

【摘要】：永磁無刷直流電機(jī)具有功率密度大、轉(zhuǎn)矩/電流比大、控制簡單、效率高、結(jié)構(gòu)簡單可靠等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域正在得到越來越廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)有的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電流和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大、控制效果較差,從而影響了其在高性能傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用,因此有必要對(duì)現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用電壓型逆變器(VSI)供電。本文首先分析了采用逆變器PWM斬波驅(qū)動(dòng)策略時(shí),無刷直流電機(jī)的運(yùn)行特性。在兩相持續(xù)導(dǎo)通區(qū)間,永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常采用PWM斬波方案進(jìn)行調(diào)速。由于等效電感較小,且受制于功率管的開關(guān)頻率,定子電流在傳導(dǎo)區(qū)存在較大的高頻電流脈動(dòng)。此脈動(dòng)增加了轉(zhuǎn)子損耗、降低了電機(jī)工作效率、嚴(yán)重時(shí)還會(huì)增加永磁體退磁的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí),在換向期間,關(guān)斷相和開通相電流變化率不相等會(huì)造成非換向相電流會(huì)產(chǎn)生跌落,從而形成換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大且為低頻脈動(dòng),會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制精度造成嚴(yán)重影響。本文通過分析指出,抑制傳導(dǎo)區(qū)高頻脈動(dòng)和換向脈動(dòng)的關(guān)鍵在于相電流變化率的控制,而相電流變化率決定于所施加的電壓空間矢量的幅值。從這個(gè)角度入手,本文指出,拓展電壓空間矢量的幅值是解決上述問題的關(guān)鍵。通過進(jìn)一步分析指出,利用該思想不但可以有效抑制上述兩種脈動(dòng),還能夠獲得更快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng),可謂全面提升了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。本文在該思想的基礎(chǔ)上提出了一種新型電壓切換型驅(qū)動(dòng)策略(VSC)。其中包括,設(shè)計(jì)了一種升降壓型多路輸出DC-DC變換器(MOC)。該變換器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)升壓和降壓,將其與VSI級(jí)聯(lián)作為新型的供電拓?fù)?前級(jí)MOC實(shí)現(xiàn)電壓切換,后級(jí)VSI實(shí)現(xiàn)自然換向。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電流控制,本文采用了一種內(nèi)外雙環(huán)寬電流滯環(huán)調(diào)節(jié)器,并定制了最優(yōu)電壓選擇表,實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)控制。采用本文所提出的VSC方案后,穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)區(qū)內(nèi),調(diào)節(jié)器將根據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速自動(dòng)選擇與線反電動(dòng)勢值最為接近的兩個(gè)電壓值交替作用于VSI,以獲取相對(duì)最小的傳導(dǎo)區(qū)脈動(dòng);換向期間,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)較高的電壓值作用逆變器母線,加快開通相電流上升率使之與關(guān)斷相電流變換率相匹配,從而消除換向脈動(dòng);本系統(tǒng)還具備一個(gè)額外的優(yōu)勢,階躍轉(zhuǎn)矩響應(yīng)期間,調(diào)節(jié)器會(huì)自動(dòng)選擇高壓矢量/零矢量來加快轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度;除上述三點(diǎn)之外,本文所提出的新型驅(qū)動(dòng)方案還能帶來另外一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn),即可以利用前級(jí)MOC為控制器、散熱風(fēng)扇、以及其他輔助設(shè)備供電,從而省去了額外的輔助電源,簡化了系統(tǒng)。綜上所述可以看出,本文所提出的VSC驅(qū)動(dòng)方案可以從多方面改進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。在理論分析的基礎(chǔ)上,本文在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下搭建了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)傳統(tǒng)及改進(jìn)型驅(qū)動(dòng)策略進(jìn)行了仿真對(duì)比。然后搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)都證明,本文所提出的改進(jìn)型驅(qū)動(dòng)策略能夠如前所述全面的提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。
【關(guān)鍵詞】：永磁無刷直流電機(jī) 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 多路輸出DC-DC變換器 電壓切換型控制 雙環(huán)滯環(huán)調(diào)節(jié)器
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究思路及內(nèi)容17-19
• 第二章 無刷直流電機(jī)運(yùn)行特性及改進(jìn)型驅(qū)動(dòng)策略分析19-29
• 2.1 無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述19-22
• 2.2.1 數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.2 基于VSI供電的電流閉環(huán)驅(qū)動(dòng)策略21-22
• 2.2 電流/轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)根源分析22-25
• 2.2.1 傳導(dǎo)區(qū)高頻電流脈動(dòng)22-23
• 2.2.2 換向脈動(dòng)23-25
• 2.3 電壓空間矢量的幅值拓展及其作用25-28
• 2.3.1 基本思想及實(shí)現(xiàn)方法25-27
• 2.3.2 電流/轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制原理及其他優(yōu)勢27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 一種新型電壓切換型驅(qū)動(dòng)策略29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 新型電壓切換型驅(qū)動(dòng)策略(VSC)29-36
• 3.2.1 基于前級(jí)升降壓型MOC的新型供電拓?fù)?/span>30-33
• 3.2.2 內(nèi)外雙環(huán)寬電流滯環(huán)調(diào)節(jié)器33-35
• 3.2.3 最優(yōu)控制電壓選擇表35
• 3.2.4 驅(qū)動(dòng)效果改善分析35-36
• 3.3 仿真分析36-43
• 3.3.1 升降壓型MOC仿真分析37-38
• 3.3.2 VSC驅(qū)動(dòng)策略穩(wěn)態(tài)性能仿真分析38-42
• 3.3.3 VSC驅(qū)動(dòng)策略動(dòng)態(tài)性能仿真分析42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證44-57
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建44-45
• 4.2 控制算法編寫45-52
• 4.2.1 MATLAB/Embedded Coder代碼生成技術(shù)45-50
• 4.2.2 控制算法編寫50-51
• 4.2.3 上位機(jī)編制51-52
• 4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證52-56
• 4.3.1 升降壓型MOC阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)52
• 4.3.2 VSC驅(qū)動(dòng)策略穩(wěn)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)52-55
• 4.3.3 VSC驅(qū)動(dòng)策略動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章總結(jié)與展望57-61
• 5.1 畢業(yè)論文工作總結(jié)57-58
• 5.2 后續(xù)工作和展望58-61
• 5.2.1 新型供電拓?fù)涞耐卣箲?yīng)用58-59
• 5.2.2 優(yōu)化工作59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及專利情況67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 佟文明;朱曉鋒;賈建國;段慶亮;;時(shí)間諧波對(duì)永磁同步電機(jī)損耗的影響規(guī)律[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年06期

2 宋飛;周波;吳小婧;;抑制無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的新型補(bǔ)償策略[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2008年11期

3 林平;韋鯤;張仲超;;新型無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制控制方法[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2006年03期

4 張曉峰,胡慶波,呂征宇;基于BUCK變換器的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2005年09期

5 唐任遠(yuǎn);稀土永磁電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)與高性能電機(jī)開發(fā)[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

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本文編號(hào)：1130493