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基于单电流调节器提高永磁同步电机弱磁控制的研究

基于单电流调节器提高永磁同步电机弱磁控制的研究

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作者：杨海靖河北工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因其高效、节能的优势在轨道交通、航空航天、家用电器、电动汽车等领域得到广泛应用。尤其是近年来随着电力电子技术、微机控制技术及控制理论的发展,永磁同步电机运动控制系统受到越来越多国内外学者的关注。弱磁控制可... 详细信息

永磁同步电机因其高效、节能的优势在轨道交通、航空航天、家用电器、电动汽车等领域得到广泛应用。尤其是近年来随着电力电子技术、微机控制技术及控制理论的发展,永磁同步电机运动控制系统受到越来越多国内外学者的关注。弱磁控制可以在不增加逆变器容量的前提下极大的拓宽电机的调速范围,因此永磁同步电机弱磁控制的相关研究具有十分重要的意义。本文首先对国内外永磁同步电机弱磁控制方法进行了深入分析和研究,并对其优缺点进行归纳总结。其次建立了永磁同步电机矢量控制数学模型,并对其弱磁控制的原理、实现、工作区间进行了深入的理论分析,得到其稳态工作模型,为后续改进的弱磁控制方法提供了理论基础。基于TMS320F28035控制芯片、德州仪器电机控制套件以及伺服控制电机建立永磁同步电机实验平台,为后续研究提供实验支持。传统的双电流调节器弱磁控制系统具有控制简单、鲁棒性好等优点。但是其两个电流调节器并联易导致电流调节器的饱和,系统难以具有良好的控制稳定性。单电流调节器弱磁控制系统电流环只有一个电流调节器,交轴电压依靠控制器直接给定。因此单电流调节器弱磁控制系统不存在双电流调节器的饱和问题,在高转速弱磁区间有更好的控制稳定性。仿真与实验验证了该结论。传统的单电流调节器控制系统有难以兼顾强带载能力与高轻载效率的局限性,为此本文借助虚拟阻抗修正了电机的负载线,使得电机轻载时工作在最优效率点附近,随着负载增加逐步过渡到最大电磁转矩附近工作,在不降低电机带载能力的前提下提高了电机轻载时的效率。仿真与实验验证了该算法的可行性及有效性。实验验证了该系统相比较传统单电流调节器控制系统具有十分优秀的轻载效率。

关键词：永磁同步电机负载线设计单电流调节器效率优化

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