【摘要】：隨著電子技術(shù)、伺服技術(shù)的發(fā)展和集成電路制造工藝的進(jìn)步，極大地推動了交流伺服驅(qū)動器這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有響應(yīng)快速和定位精確的特點(diǎn)，成為機(jī)床、紡織、包裝、工業(yè)機(jī)器人以及其它機(jī)械控制產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在這些工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。市場潛力巨大，在國內(nèi)外受到普遍關(guān)注。自主開發(fā)永磁同步交流驅(qū)動系統(tǒng)是將生產(chǎn)大國向技術(shù)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。然而高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到多個學(xué)科領(lǐng)域和專業(yè)技術(shù)�？焖俚亻_發(fā)高精度、性能良好、調(diào)速范圍大和位置控制精確的伺服驅(qū)動系統(tǒng)仍是國內(nèi)機(jī)械電子行業(yè)一個難點(diǎn)。 本文首先介紹了常用的永磁交流同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、交流永磁同步電機(jī)的矢量控制理論和電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的基本原理，并利用Matlab軟件的Simulink組件實(shí)現(xiàn)了電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法。對采用轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶靠刂频慕涣魉欧?qū)動系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，采用防積分飽和比例積分控制器（Anti-Windup PI Controller）實(shí)現(xiàn)對永磁同步交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)、速度調(diào)節(jié)和位置調(diào)節(jié)的控制仿真模擬。然后搭建基于DSP的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)裝置。運(yùn)用嵌入式開發(fā)工具，按照模塊化的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了對永磁同步交流電機(jī)伺服系統(tǒng)的電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計(jì)。這種全數(shù)字式的實(shí)現(xiàn)方式較為直觀，而且系統(tǒng)也不易受到外界環(huán)境的干擾。最后在基于DSP的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬件平臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然沒仿真模擬的結(jié)果性能優(yōu)越，但基本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。
【圖文】：

a) b)a) 異步電機(jī)，b) 永磁同步電機(jī)圖 1-1 異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)初期的永磁同步電機(jī)依靠固定頻率電源供電，由于使用市電供電時(shí)，永磁同步自起動，所以需要設(shè)置阻尼繞組，利用其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使電機(jī)起動。當(dāng)電機(jī)加速度后，由永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將電機(jī)加速到同步轉(zhuǎn)速。隨著微型計(jì)算機(jī)和電力電發(fā)展，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)開始應(yīng)用永磁同步電機(jī)。因?yàn)樽冾l調(diào)速時(shí)，永磁同步阻尼繞組幫助電機(jī)起動。而且由于阻尼繞組的設(shè)置，電機(jī)的制造工藝更加復(fù)雜組發(fā)熱，電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體的溫度升高，電能損失變大，電能利用率下降。因此變器供電時(shí)，永磁同步電機(jī)通常不加阻尼繞組。新一代永磁材料的研制在上個年代取得巨大進(jìn)步，釹鐵硼（NdFeB）的各項(xiàng)磁性能優(yōu)良，價(jià)格也相對較低。同步電機(jī)開始大量使用這種永磁材料，進(jìn)而使得電機(jī)制造領(lǐng)域發(fā)生相應(yīng)改進(jìn)。形式的變化帶來電機(jī)設(shè)計(jì)的完善與進(jìn)步。因而永磁同步電機(jī)的整體性能有了質(zhì)

內(nèi)裝式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖 1-2（b）所示，永磁體安裝在轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)部。為了提高電的靜態(tài)與動態(tài)性能，在永磁同步電機(jī)的定子鐵心內(nèi)圓與永磁體表面之間設(shè)置極靴。這極靴使用鐵磁材料，，而且還在極靴中設(shè)有鑄鋁鼠籠或者銅條鼠籠，增加阻尼或者實(shí)現(xiàn)動。在動態(tài)性能要求高或有自起動能力要求的永磁同步電機(jī)中廣泛使用。這種結(jié)構(gòu)中，于永磁體可以受到轉(zhuǎn)子極靴的保護(hù)，轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度較高，堅(jiān)固可靠。內(nèi)裝式的永磁步電機(jī)由于弱磁擴(kuò)速方便，能夠運(yùn)行于較高的轉(zhuǎn)速并且有較高的功率密度與過載能。這主要由它的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)所決定。由于內(nèi)裝式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出磁路上的不對稱，它的電磁性能和磁路屬于凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。雖然凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁路所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)對于提高電機(jī)的功率密度和過載能力也有幫助，但是電機(jī)的 q 軸電樞反應(yīng)電抗要大于軸電樞反應(yīng)電抗，即 Xq 大于 Xd，同常規(guī)直流電勵磁的凸極同步電機(jī)正好相反。造成種情況的原因是電機(jī)轉(zhuǎn)子縱軸磁路中永磁體的導(dǎo)磁率與于氣隙差不多。這造成內(nèi)裝式磁同步電機(jī)與常規(guī)同步電機(jī)的運(yùn)行特性有很大不同。內(nèi)裝式永磁同步電機(jī)可細(xì)分成 3
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM921.541

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2609278