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家用电器三相永磁电机控制系统

作　者: 沙鹏宇
导　师: 张炳义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁同步电机最大转矩电流比直接转矩控制无传感器
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,在家用电器领域,变频和节能受到人们的普遍关注。传统家电中使用的单相感应电机,效率低,不能实现复杂的速度控制,已经不能满足现代人的需求,也不能响应国家提高资源利用率的号召。永磁同步电机,体积小,效率高,具有一系列优点。随着功率器件和电机控制理论的发展,变频电源供电的永磁电机已经可以进行一些复杂而又精确的速度和转矩控制。将永磁同步电机应用于家用电器是一个很有前景的研究方向。本课题分为两个部分,分别为永磁电机本体的设计和将其应用于家用电器的控制系统设计。本文主要研究内容为永磁同步电动机应用于家用电器的控制系统。本文对应用于家用电器的三相永磁同步电机控制系统进行研究,对比了永磁同步电机常用控制策略,并对直接转矩控制进行了详细研究和说明。给出一种适用于家用电器的永磁同步电机控制方案,取消传统直接转矩控制中为恒定值的磁链参考信号,采用动态磁链给定的方式实现永磁同步电机的最大转矩电流比,能够有效减小定子电流,提高电机效率。同时控制方案中包括了对电机转速的估计,为实现无传感器运行提供了可能。本文运用MATLAB/Simulink软件对同一电机分别进行了直接转矩控制和最大转矩电流比直接转矩控制的建模和仿真。对比了永磁同步电机直接转矩控制和最大转矩电流比直接转矩控制中的速度响应、电流大小、定子磁链和电磁转矩等仿真曲线。结果表明最大转矩电流比直接转矩控制保留了直接转矩控制转矩响应快速的特点,响应时间达到1ms;同时方案实现了定子电流的最优,在负载转矩和速度信号改变的过程中,基本实现了电机直轴电流值id=0;同时速度估计误差较小。说明本文给出的方案是可行的,可以为永磁电机在家用电器中的应用研究提供参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 永磁同步电机控制策略  11-14
    1.2.1 变频变压控制  11
    1.2.2 磁场定向控制  11-12
    1.2.3 直接转矩控制  12-14
  1.3 无传感器技术  14
  1.4 家用电器变频永磁电机  14-15
  1.5 本文主要内容  15-17
第二章永磁电机直接转矩控制  17-30
  2.1 永磁同步电机数学模型  17-21
    2.1.1 坐标系及坐标变换  17-20
    2.1.2 永磁电机数学模型  20-21
  2.2 永磁同步电机直接转矩控制理论  21-28
    2.2.1 定子电压矢量  21-22
    2.2.2 转矩控制原理  22-24
    2.2.3 定子磁链控制原理  24-27
    2.2.4 磁链和转矩估计  27-28
  2.3 永磁同步电机直接转矩控制结构  28-30
第三章最大转矩电流比与无传感器控制  30-37
  3.1 最大转矩电流比控制  30-34
    3.1.1 矢量控制的最大转矩电流比  30-33
    3.1.2 永磁同步电机最大转矩电流比直接转矩控制  33-34
  3.2 直接转矩控制无传感器技术  34-37
第四章永磁电机控制系统仿真与电机实验  37-55
  4.1 直接转矩控制仿真  37-45
    4.1.1 永磁同步电机直接转矩控制仿真模型  37-42
    4.1.2 直接转矩控制仿真  42-45
  4.2 无传感器最大转矩电流比控制  45-50
    4.2.1 无传感器最大转矩电流比仿真模型  45-47
    4.2.2 仿真结果对比分析  47-50
  4.3 仿真总结  50-51
  4.4 电机样机实验  51-55
    4.4.1 电机效率特性  52-53
    4.4.2 功率因数特性  53
    4.4.3 转速特性  53-55
第五章结论  55-56
参考文献  56-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

家用电器三相永磁电机控制系统

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