永磁同步电机双矢量模型预测电流控制.pdf

《永磁同步电机双矢量模型预测电流控制.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《永磁同步电机双矢量模型预测电流控制.pdf（3页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、目录目录1 绪论 . 11.1 永磁同步电机概述 . 11.2 交流调速系统控制方法概述 . 11.3 模型预测控制研究现状 . 21.4 论文主要内容 . 52 永磁同步电机双矢量模型预测电流控制 . 72.1 永磁同步电机数学模型 . 72.2 传统模型预测电流控制 . 82.3 占空比模型预测电流控制 . 102.4 双矢量模型预测电流控制 . 112.5 三种控制方法对比 . 122.5.1 电压矢量选择准确性 . 122.5.2 电压矢量选择范围 . 132.6 本章小结 . 143 永磁同步电机双矢量模型预测电流控制方法的仿真分析 . 153.1 双矢量模型预测电流控制仿真模型与仿

2、真分析 . 153.1.1 仿真模型 . 153.1.2 稳态性能和动态性能 . 163.1.3 参数变化时系统性能 . 173.2 三种控制方法仿真结果对比 . 243.2.1 稳态性能对比分析 . 243.2.2 动态性能对比分析 . 293.3 本章小结 . 314 永磁同步电机交流调速实验系统 . 334.1 实验系统硬件结构 . 334.2 实验系统软件结构 . 344.2.1 软件架构 . 344.2.2 控制方法流程设计 . 354.3 本章小结 . 395 永磁同步电机双矢量模型预测电流控制方法的实验分析 . 405.1 双矢量模型预测电流控制方法实验结果及分析 . 405.2

3、 三种控制方法对比 . 415.2.1 稳态性能对比 . 415.2.2 动态性能对比 . 48i万方数据西安理工大学硕士学位论文5.3 本章小结.516 全文总结与展望.52致谢. 53参考文献. 54在校期间录用及发表的论文.59附录. 60ii万方数据第 1 章 绪论1 绪论1 绪论1.1 永磁同步电机概述1.1 永磁同步电机概述永磁电机的发展依赖于永磁材料性能的提高。最先使用的永磁材料是天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能密度比较低，导致电机体积巨大，很快被电励磁电机取代。随着碳钢、钨钢、铁氧体和铝镍钴等永磁材料的发现，永磁材料的磁能积逐渐提高，促进了永磁电机的发展，在各个领域的应用也不断

4、扩大。但是铁氧体材料的剩磁较低，铝镍钴材料矫顽力低，容易造成永磁体的永久性去磁。由于上述永磁材料的不足，科研人员一直在寻找性能更好的永磁材料，直到稀土永磁材料钴钐（CoSm）和钕铁硼（NdFeB）的发现，使得永磁材料的性能大幅提高，其中钴钐材料价格比较高，应用比较少。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，磁性是一般永磁材料的 4 倍，价格相对便宜，是目前应用最广泛的永磁材料。使用永磁材料替代传统电流励磁的永磁电机具有结构简单、效率高、电流小、温升低、高起动转矩、高过载能力、外形和尺寸可以灵活改变等显著优点。近些年，随着稀土永磁材料性价比的提高，永磁电机在航空航天、轨道交通、电动汽车、数控机床和机器人

5、等工业领域得到了广泛的应用。永磁电机分为梯形波永磁同步电机和正弦波永磁同步电机，梯形波永磁同步电机又称为永磁无刷直流电动机（ Brush-less DC Motor ，BLDC），通常所说的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor ，PMSM）指的就是正弦波永磁同步电机。按照永磁体在转子上的安装位置不同，永磁同步电机分为表贴式和内埋式两种不同结构形式。由于转子结构不同导致转子磁路不同，表贴式永磁同步电机（ Surface Permanent MagnetSynchronous Motor ，SPMSM）和内埋式永磁同步电机（ Interior Perm

6、anent Magnet Syn-chronous Motor ，IPMSM）性能有差异。 SPMSM 中永磁体磁导率低（接近于空气磁导率），交直轴磁路基本对称，交直轴同步电感基本相等，易于实现最优设计，可显著提高电机性能，但是无凸极效应和磁阻转矩，不易于进行弱磁控制，转速范围被限制在低速范围。IPMSM 将永磁体埋装在转子铁心内部，具有更加坚固的转子结构，功率密度高，且转子磁路不对称，使得除了具有永磁转矩外还会产生磁阻转矩，具有很宽的弱磁空间，有利于提高电机的调速范围。1.2 交流调速系统控制方法概述1.2 交流调速系统控制方法概述交流调速系统中的控制方法有很多种，可分为：滞环控制、线性控制、模糊控制、滑模控制和预测控制等方法，如图 1-1 所示。在这些控制方法中，滞环控制【1-2】以及线性控制【3】应用最广泛，但是随着微处理器计算能力的提高，更复杂更先进的算法逐渐被提出来，比如：模糊控制【4-5】、滑模控制【6】和预测控制等其他先进控制算法。模糊控制是一种不需要准确的系统数学模型和参数的控制方法，鲁棒性和容错性比较好。滑模控制是采用一种开关控制方法，使系统跟随预定轨迹，不容易受系统参数变化和负载扰动1万方数据