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永磁同步电机矢量控制系统弱磁控制策略研究

作　者: 丁强
导　师: 唐朝晖
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 永磁同步电机弱磁控制电流设定值梯度下降法
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 9次
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内容摘要

由于城镇化发展,城市交通日益拥挤,汽车交通造成大量环境污染。地铁、城市轻轨以及电动汽车近年来发展迅速,车辆电驱动技术也因而越来越引起人们关注。其中永磁同步电动机以其体积小、重量轻、效率高、功率密度大、低速输出转矩大、维护简单等优点,逐渐成为城轨交通电机驱动系统的主流。由于永磁同步电机的激磁磁场不可调节,对其在有恒功率、宽调速范围运行要求的车辆电驱动技术的应用提出了挑战,引起了研究者的高度重视。论文研究永磁同步电机的弱磁控制策略,提出了一种修正电流设定值的控制方法。该方法由两部分组成：弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到；设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。该方法具有控制精度高、响应速度快、鲁棒性好等优点。论文对基于梯度下降法的弱磁控制策略进行了理论分析,并在基于STM32的实验平台上进行了实验验证,得到了与理论分析一致的实验结果,证明了本文所提出的控制策略的正确性和可行性,很好地实现了通过弱磁扩展调速范围。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 论文研究背景及意义  7-8
  1.2 永磁同步电机简介  8-13
    1.2.1 永磁同步电机发展概况  8-9
    1.2.2 永磁同步电机特点及应用  9-12
    1.2.3 永磁同步电机基本控制策略  12-13
  1.3 永磁同步电机弱磁控制研究现状  13-14
  1.4 论文研究内容及结构安排  14-15
第二章永磁同步电机矢量控制  15-29
  2.1 永磁同步电机数学模型和运动方程  15-19
    2.1.1 永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型  15-16
    2.1.2 永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型  16-19
    2.1.3 永磁同步电机运动方程  19
  2.2 永磁同步电机矢量控制原理  19-21
  2.3 永磁同步电机矢量控制方法  21-24
    2.3.1 i_d=0控制  21-22
    2.3.2 cosφ=1控制  22
    2.3.3 最大转矩/电流控制  22-23
    2.3.4 最大输出功率控制  23
    2.3.5 弱磁控制  23-24
  2.4 永磁同步电机电压空间矢量调制原理  24-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章永磁同步电机弱磁控制  29-45
  3.1 永磁同步电机弱磁控制原理  29-33
    3.1.1 电流极限圆和电压极限椭圆  29-30
    3.1.2 考虑定子电阻时的电压极限椭圆  30-31
    3.1.3 永磁同步电机弱磁原理及过程  31-33
  3.2 永磁同步电机弱磁控制的自动弱磁环节  33-35
  3.3 基于梯度下降法的内埋式永磁同步电机弱磁控制策略  35-39
    3.3.1 恒转矩区最大转矩电流比运行  36-37
    3.3.2 弱磁运行分析  37-39
  3.4 基于梯度下降法的表面贴装式永磁同步电机弱磁控制策略  39-42
    3.4.1 恒转矩区最大转矩电流比运行  40
    3.4.2 弱磁运行分析  40-42
  3.5 电机参数对永磁同步电机弱磁性能的影响  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章永磁同步电机弱磁调速实验系统的实现  45-66
  4.1 实验系统硬件设计  45-50
  4.2 实验系统软件设计  50-62
  4.3 实验结果及分析  62-64
  4.4 本章小结  64-66
第五章总结与展望  66-68
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
攻读学位期间主要的研究成果  73

永磁同步电机矢量控制系统弱磁控制策略研究

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