發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 01:33

【摘要】：永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor,簡稱PMSM)具有尺寸小、慣量小、效率高等優(yōu)點(diǎn),在不同的領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在快速性、抗干擾性及魯棒性等許多方面存在諸多問題,傳統(tǒng)的控制策略難以實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的高性能控制,因此研究高效的控制策略來提高永磁同步電機(jī)控制性能是一個(gè)十分有價(jià)值的研究領(lǐng)域。針對上述問題,本文提出了基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機(jī)矢量控制方法,并著重在以下幾個(gè)方面展開了深入的研究。首先,介紹了坐標(biāo)變換方法,建立了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,研究了矢量控制理論,分析了id=0控制、最大轉(zhuǎn)矩電流比控制和弱磁控制策略,借助公式推導(dǎo)闡明了電流最優(yōu)分配問題,實(shí)現(xiàn)對輸出轉(zhuǎn)矩的提升。其次,以表貼式永磁同步電機(jī)為研究對象,介紹了內(nèi)�？刂频母拍詈托再|(zhì),分析了內(nèi)�？刂葡到y(tǒng)的魯棒性,研究了內(nèi)模參數(shù)對永磁同步電機(jī)系統(tǒng)快速性、抗干擾性及魯棒性的影響,并研究了內(nèi)�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)方法。接著在傳統(tǒng)內(nèi)�？刂频幕A(chǔ)上提出了基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機(jī)矢量控制方法,對三自由度內(nèi)�？刂葡到y(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒跟蹤能力進(jìn)行了詳細(xì)分析,并設(shè)計(jì)了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的三自由度內(nèi)模控制器。最后,根據(jù)理論分析,利用MATLAB軟件對基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制方法進(jìn)行仿真分析,以驗(yàn)證方法的正確性和有效性,并建立了基于數(shù)字信號處理芯片TMS320F28335的永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺,對所設(shè)計(jì)的基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的基于三自由度內(nèi)模控制的永磁同步電機(jī)矢量控制方法具有更快的動態(tài)響應(yīng)速度、更好的干擾抑制性能以及對模型誤差和參數(shù)變化的魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341;TP273
【圖文】：

5 基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制方法仿真驗(yàn)證根據(jù)前面章節(jié)對永磁同步電機(jī)三自由度內(nèi)模控制方法的介紹和分析，搭建了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真。下面對比于傳統(tǒng)內(nèi)�？刂品椒ǎ瑥姆抡娼Y(jié)果方面分析基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制方法對系統(tǒng)控制性能的改善效果。5.1 仿真模型為了驗(yàn)證本文提出的基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制方法的正確性和有效性，在 MATLAB/Simulink 中搭建了基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真模型，如圖 5-1 所示。在仿真模型中，3DOF-IMC 模塊是根據(jù)本文方法設(shè)計(jì)的三自由度內(nèi)�？刂破鳎唧w如圖 5-2 所示，2r/2s 模塊是 Park 逆變換，SVPWM 模塊是空間矢量調(diào)制，用以驅(qū)動逆變器產(chǎn)生電機(jī)運(yùn)行所需的電壓和電流。因被控對象為表貼式永磁同步電機(jī)，故采用 id=0 的控制方式，轉(zhuǎn)速環(huán)仍為 PI 調(diào)節(jié)器控制，仿真參數(shù)為：額定功率PN=1.5kW，額定轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，定子電阻 Rs=3.3Ω，直軸電感 Ld=18.99mH，交軸電感 Lq=18.99mH，轉(zhuǎn)動慣量 J=0.04kg·m2，極對數(shù) pn=2。

圖 5-2 三自由度內(nèi)模控制器的仿真模型Fig. 5-2 Simulation model of three degree of freedom internal model controller驗(yàn)證及分析速范圍正確性仿真驗(yàn)證證基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制方法的正確性，進(jìn)蹤的仿真。圖 5-3 給出了本文提出的方法控制時(shí)的電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速指圖 5-3 (a)為全速段的轉(zhuǎn)速輸出波形，圖中包含五個(gè)轉(zhuǎn)速段 150 r/min，in，1200 r/min，600 r/min，從圖中可以看出，在各個(gè)轉(zhuǎn)速階段，永磁速準(zhǔn)確地跟蹤轉(zhuǎn)速指令，并能夠穩(wěn)定運(yùn)行；圖 5-3 (b)為與全速段相應(yīng)在轉(zhuǎn)速指令改變時(shí)，轉(zhuǎn)矩能夠迅速響應(yīng)，使永磁同步電機(jī)能夠快速跟50)

根據(jù)本課題的需求，將上述基于三自由度內(nèi)�？刂频挠来磐诫姍C(jī)矢量控制方法在以數(shù)字信號處理器芯片TMS320F28335為核心控制器的1.5kW表貼式永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)平臺硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 6-1 所示，其中主電路采用交-直-交的電路拓?fù)�，電網(wǎng)側(cè)為三相不控整流電路，直流部分采用大電容濾波得到較為穩(wěn)定的直流母線電壓，直流母線電壓通過逆變電路得到需要的輸出電壓，逆變器所用 IGBT 模塊的主要參數(shù)為 1200V/15A；控制電路包括電流采樣、脈寬調(diào)制波發(fā)生、過壓和過流保護(hù)功能、模擬和數(shù)字信號的輸入和輸出、上位機(jī)的通訊等；除此之外，還包含了主電路的驅(qū)動電路，主要有開關(guān)電源部分、PWM 驅(qū)動電路、電流和電壓檢測電路等。圖 6-1 實(shí)驗(yàn)平臺硬件結(jié)構(gòu)框圖Fig.6-1 Experiment platform hardware block diagram圖 6-2 為 1.5kW 表貼式永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置圖，實(shí)驗(yàn)平臺中永磁同步電機(jī)參數(shù)為：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2863277