考虑磁路饱和的同步磁阻电机控制策略研究

摘要

同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor，SynRM)由于其转子无永磁体，其成本较永磁同步电机大大降低，其运行原理使其在运行中转矩脉动比开关磁阻电机小很多，因此，同步磁阻电机近年来受到了越来越多关注和研究。对同步电机的矢量控制而言，精确的电机参数是实现高品质控制性能的前提条件。在同步磁阻电机的运行和控制中，随着电流的变化，其主磁路饱和所产生的电机d、q轴电感参数的变化，会对控制带来很大的影响。研究磁路饱和现象对矢量控制带来的影响成为了热点。
　　为解决磁路饱和带来的电机参数变化对矢量控制的影响，使矢量控制的精度更高，动态响应更佳，本文首先分析了同步磁阻电机的线性数学模型，并对同步磁阻电机传统矢量控制模型进行分析，为克服传统矢量控制存在对电机参数敏感、动态响应不佳等缺点，本文通过对磁路饱和对电机参数影响的分析，建立了考虑磁路饱和同步磁阻电机的数学模型。在考虑磁路饱和影响的基础上，提出了基于改进型磁链观测同步磁阻电机矢量控制策略，为实现最大转矩最小电流控制，提出了变步长搜索的最大转矩电流比控制策略。
　　为验证理论分析的正确性，论文在Matlab/Simulink环境下建立考虑磁路饱和的同步磁阻电机的电机和基于改进磁链观测器的矢量控制的仿真模型，对饱和电机模型、磁链观测器、基于改进磁链观测器的矢量控制以及变步长搜索法的最大转矩电流比控制进行了仿真研究。仿真结果表明：考虑磁路饱和电机模型能满足电机参数随运行工况的变化；改进的型磁链观测能有效实现磁链的观测；基于改进磁链观测器的矢量控制能实现电机的转矩控制以及最大转矩电流比控制。
　　为进一步验证理论分析，并结合科研项目，设计了基于TMS320F2812为主控芯片的同步磁阻电机控制器，完成了控制软件的设计，对本文所提出的控制策略进行了实验验证。试验结果表明本文所提出的考虑磁路饱和的磁阻同步电机模型以及在此基础上的控制策略能反映饱和对电机参数的影响、实现最大转矩最小电流控制。

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1绪 论

1.1 交流调速发展概况

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 同步磁阻电机研究现状

1.4 本文研究的主要内容

2同步磁阻电机的线性数学模型及其矢量控制原理

2.1 同步磁阻电机结构特点

2.2 同步磁阻电机线性数学模型

2.3同步磁阻电机的控制策略

2.4 本章小结

3考虑磁路饱和同步磁阻电机控制策略

3.1 磁路饱和对矢量控制电机参数的影响

3.2 考虑磁路饱和同步磁阻电机数学模型的建立

3.3 考虑磁路饱和同步磁阻电机矢量控制策略

3.4 基于定子磁链观测的最大转矩电流比控制策略

3.5 本章小结

4同步磁阻电机系统仿真研究

4.1考虑磁路饱和的同步磁阻电机系统仿真模型的建立

4.2 同步磁阻电机控制系统的仿真与分析

4.3 本章小结

5同步磁阻电机驱动控制系统的实现

5.1 同步磁阻电机驱动控制系统硬件系统构成

5.2 同步磁阻电机驱动控制系统软件设计

5.3 试验分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录

作者在攻读学位期间发表的论文目录：