双Y移30度永磁同步电动机驱动系统的研究

摘要

随着高性能永磁材料的出现，永磁同步电机驱动系统的研究已经越来越受到国内外的关注。而在过去的20年里，多相系统因其高可靠性引起学术界和工程界的广泛兴趣。在电机驱动系统应用中，多相系统本质上能很好地满足大功率电气传动系统对高效能及负载变化范围大的要求。因此，多相永磁同步电动机的应用侧重于军事以及高可靠性、大功率的场合，如：核电站循环水电动机、舰船推进系统等。然而，作为一种新技术，它的控制方法在理论上和实践中仍然存在大量值得研究和探讨的问题。所以研究多相永磁同步电动机驱动系统并实现其推广应用具有重要的现实意义。 本文首先介绍了多相永磁同步电动机的研究背景以及多相永磁同步电动机调速系统的研究历史和发展概况。通过坐标变化的基本原理，分析了六相静止坐标系到两相静止坐标系变换(6s/2s)，两相--两相旋转变换(2s/2r)以及六相静止坐标系到二相旋转坐标系的变换(6s/2r)，建了双Y移30°永磁同步电动机在静止坐标系下的数学模型，同时实现了六相静止坐标系下双Y移30度永磁同步电动机的数学模型向以永磁磁链()f为直轴的两相旋转坐标系下的数学模型变换。 其次，本论文详细讨论了双Y移30度永磁同步电动机的矢量控制，从永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系引出了在dq坐标系下分析矢量控制的几种方法，其中包括了最大转矩/电流控制、弱磁控制和基于id=0的磁场定向控制，通过理论上的比较确定了以基于id=0的磁场定向控制为基础的双Y移30度PMSM驱动系统方案，并采用MATLAB/SIMULINK对双Y移30度PMSM进行基于磁场定向控制的仿真。 最后文章给出了双Y移30度永磁同步电机驱动系统的硬件电路、软件流程和实验波形，实验表明该系统的各项性能达到了预定目标，为多相永磁同步电动机驱动系统的实用化和推广提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2多相永磁同步电动机调速系统的研究历史以及发展概况

1.2.1多相永磁同步电动机调速系统的研究历史

1.2.2多相永磁同步电动机调速系统的发展概况

1.3多相系统的研究意义以及本文的主要研究内容

第2章六相永磁同步电动机的数学模型

2.1多相电机相数定义

2.2坐标变换和变换矩阵

2.2.1坐标变换的基本思路

2.2.2六相永磁同步电机的坐标变换

2.3双Y移30度永磁同步电机的数学模型

2.3.1双Y移30度永磁同步电机的结构

2.3.2六相静止坐标下PMSM的数学模型

2.3.3六相永磁同步电机在二相旋转坐标系的数学模型

2.4本章小结

第3章六相永磁同步电动机的矢量控制

3.1电动机控制理论

3.2永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系

3.2.1电压极限椭圆

3.2.2电流极限圆

3.2.3恒转矩轨迹

3.2.4最大转矩／电流轨迹

3.3六相永磁同步电动机矢量控制方法

3.3.1最大转矩／电流控制

3.3.2弱磁控制

3.3.3基于id=0的磁场定向控制

3.4基于磁场定向控制的仿真分析

3.4.1仿真软件MATLAB／SIMULINK介绍

3.4.2双Y移30度PMSM基于id=0的磁场定向控制的仿真

3.5本章小结

第4章六相永磁同步电机驱动系统的设计与实现

4.1选用电机的技术指标要求

4.2驱动系统的整体设计

4.3六相PMSM驱动系统主电路的设计

4.3.1整流桥元件参数的选取

4.3.2限流电阻和开关的参数选择

4.3.3滤波电容及均压电阻的选择

4.3.4 IGBT模块参数选择

4.4六相永磁同步电机驱动系统控制电路的设计

4.4.1控制芯片

4.4.2电流检测电路

4.4.3模数转换芯片与DSP接口电路

4.4.4电压调理电路

4.4.5 PMSM转子位置检测电路

4.4.6 IGBT驱动电路

4.4.7继电器输出电路

4.4.8触摸屏及通讯接口电路

4.5本章小结

第5章系统的软件设计和实验结果

5.1系统软件总体结构

5.2系统软件设计

5.2.1开发环境和编程语言

5.2.2系统软件流程

5.3实验结果及分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文目录