本文關(guān)鍵詞： 永磁同步電機(jī) 電壓預(yù)測 幅相補(bǔ)償 磁鏈觀測 混合空間矢量調(diào)制 直接轉(zhuǎn)矩控制　出處：《東北大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：永磁同步電機(jī)由于其高效率、高功率/轉(zhuǎn)矩密度比、高可靠性得到各行業(yè)的廣泛關(guān)注。高性能的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電機(jī),大大簡化了控制結(jié)構(gòu),提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,但同時(shí)也存在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大以及開關(guān)頻率不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。本文以永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)為研究對象,目標(biāo)在于尋求一種簡單、有效的方法來降低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。在永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理的基礎(chǔ)上針對幾種常用磁鏈觀測器存在的缺點(diǎn)與不足,提出一種改進(jìn)的基于帶通濾波器的幅相補(bǔ)償磁鏈觀測器；為了抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),提出基于電壓預(yù)測的直接轉(zhuǎn)矩控制方法,并以此構(gòu)建基于電壓預(yù)測的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。在磁鏈觀測方面,分析幾種常用磁鏈觀測器原理并給出原理性仿真,指出其在實(shí)際應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)與不足；在一階低通濾波器的基礎(chǔ)上,提出一種改進(jìn)的基于帶通濾波器的幅相補(bǔ)償磁鏈觀測器。帶通濾波器中的高通環(huán)節(jié)用來濾除直流分量,低通環(huán)節(jié)用來觀測磁鏈,并對由此引起的幅值和相位誤差給予精確補(bǔ)償；通過原理分析,仿真驗(yàn)證以及對比分析,充分說明改進(jìn)的磁鏈觀測器的正確性和有效性。為了抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),在已有控制方法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于電壓預(yù)測的直接轉(zhuǎn)矩控制方法,利用轉(zhuǎn)矩和磁鏈波動(dòng)量預(yù)測出幅值和相位可變的電壓矢量。該方法中,取消了轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)比較器以及開關(guān)表,首先對傳統(tǒng)的電壓矢量選擇方案做出改進(jìn),根據(jù)定子磁鏈位置以及不同位置的電壓矢量對轉(zhuǎn)矩和磁鏈的作用效果,把電壓矢量所在平面劃分成4個(gè)不同的區(qū)域；然后利用轉(zhuǎn)矩和磁鏈的波動(dòng)量大小,通過兩個(gè)簡單的公式來定量、實(shí)時(shí)預(yù)測電壓矢量的幅值和相位角,并對所選參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析；最后,利用混合空間矢量調(diào)制方法合成該電壓矢量,在HSVM的作用下,得到了恒定的開關(guān)頻率。該方法僅僅需要轉(zhuǎn)矩和磁鏈的波動(dòng)量大小,控制結(jié)構(gòu)簡單,不需要額外的電機(jī)參數(shù),坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換以及復(fù)雜的計(jì)算過程。最后,在三相逆變器硬件實(shí)驗(yàn)平臺上,設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)軟硬件部分,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果基本一致,證明了改進(jìn)方案的正確性及有效性。
[Abstract]:For its high efficiency, high power / torque density ratio and high reliability, permanent magnet synchronous motor (PMSM) has attracted wide attention in various industries. High performance direct torque control (DTC) technology has been applied to PMSM, which greatly simplifies the control structure. The dynamic response performance of the system is improved, but at the same time there are some shortcomings such as high torque fluctuation and unstable switching frequency. In this paper, the direct torque control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is taken as the research object, and the aim is to find a simple method. Based on the mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) and the basic principle of direct torque control (DTC), the shortcomings and shortcomings of several kinds of flux observer are discussed. An improved amplitude and phase compensation flux observer based on bandpass filter is proposed, and a direct torque control method based on voltage prediction is proposed to suppress torque ripple. The direct torque control system of PMSM based on voltage prediction is constructed. In the field of flux observation, the principle of several flux observer is analyzed and the principle simulation is given, and the shortcomings and shortcomings in practical application are pointed out. Based on the first-order low-pass filter, an improved amplitude and phase compensation flux observer based on band-pass filter is proposed. The high-pass link in the band-pass filter is used to filter the DC component, and the low-pass link is used to observe the flux. The accuracy and effectiveness of the improved flux observer are fully illustrated by the principle analysis, simulation and contrast analysis. In order to suppress the torque ripple, the amplitude and phase error caused by the proposed method are compensated accurately. Based on the existing control methods, a direct torque control method based on voltage prediction is proposed. The voltage vector with variable amplitude and phase is predicted by torque and flux fluctuation. The torque and flux hysteresis comparator and the switch table are eliminated. Firstly, the traditional voltage vector selection scheme is improved, according to the effect of stator flux position and voltage vector at different position on torque and flux. The voltage vector is divided into four different regions, and the amplitude and phase angle of the voltage vector are predicted by two simple formulas. Finally, the hybrid space vector modulation method is used to synthesize the voltage vector, and the constant switching frequency is obtained under the action of HSVM. The control structure is simple, there is no need for additional motor parameters, coordinate rotation transformation and complicated calculation process. Finally, the hardware and software of the control system are designed on the hardware experiment platform of three-phase inverter. The experimental results are in good agreement with the simulation results, which proves the correctness and effectiveness of the improved scheme.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM341

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本文編號：1509481