基于全桥变换器的电磁式双凸极电机调速系统的建模与控制

摘要

双凸极电机是上世纪90年代出现的一种新型交流无刷电机.目前,国内外对双凸极电机的研究主要集中在永磁式双凸极电机,对电磁式双凸极电机的研究近年来才开始.该文主要研究采用全桥变换器的电磁式双凸极电机调速系统的原理、数学建模、控制系统参数设计和系统控制实现.该文首先简要介绍了新型电磁式双凸极电机的结构、工作原理,然后提出了电磁式双凸极电机的一种非线性电感建模方法,并利用MATLAB/PSB工具软件对电机系统进行了仿真分析.在此基础上为简化控制系统参数设计,利用等效电感建模法建立了调速系统在复频域内的动态数学模型,并进行了仿真和试验验证.最后该文介绍了电磁式双凸极电机调速系统的硬件设计,并对系统进行了调试,实验结果表明系统具有良好的运行性能,验证了理论分析和数字仿真的正确性.

目录

文摘

英文文摘

绪论

0.1双凸极电机的发展

0.2本文的主要内容

第一章电磁式双凸极电机的结构、特性和基本工作原理

1.1电磁式双凸极电机的结构

1.2电磁式双凸极电机的静态特性与数学模型

1.2.1电磁式双凸极电机的静态特性

1.2.2磁链特性

1.2.3电感特性

1.2.4基于分段线性电感的电磁式双凸极电机的数学模型

1.3电磁式双凸极电机的工作原理

1.3.1电磁式双凸极电机的控制策略

1.3.2电磁式双凸极电机的工作原理

第二章电磁式双凸极电机的非线性电感数学建模与仿真分析研究

2.1基于非线性电感的电磁式双凸极电机的数学模型

2.1.1电感曲线拟合的实现方法

2.1.2基于非线性电感的电磁式双凸极电机的数学模型

2.2基于非线性电感的电磁式双凸极电机的仿真建模

2.2.1电磁式双凸极电机系统组成

2.2.2电磁式双凸极电机本体模块

2.2.3速度控制模块

2.2.4电流控制模块

2.3非线性电感模型与分段线性电感模型的比较

2.3.1电流未加控制时转矩特性的比较

2.3.2电流闭环控制时转矩特性的比较

2.4仿真分析

2.5 小结

第三章电磁式双凸极电机调速系统的控制参数设计

3.1电磁式双凸极电机的分段线性电感频域模型

3.2电磁式双凸极电机的等效电感频域模型

3.2.1等效电流法

3.2.2分段线性电感电路的平均电流

3.2.3等效电感电路的平均电流

3.2.4等效电感

3.2.5基于等效电感的双凸极电机简化线性模型

3.3 双凸极电机调速系统的简化模型

3.3.1功率变换器传递函数

3.3.2速度调节器及速度反馈环节的模型

3.3.3电流调节器及电流反馈环节的模型

3.4 双凸极电机调速系统的调节器设计

3.4.1系统参数计算

3.4.2电流调节器的设计

3.4.3转速调节器的设计

3.5仿真分析

3.6试验验证

3.7小结

4.1系统构成

4.2功率变换器

4.2.1功率变换器选择及其工作模态

4.2.2开关频率选择

4.2.3主功率开关管选择

4.3电流调节器

4.4转速调节器

4.5转速检测及反馈电路

4.5.1转速检测电路

4.5.2转速反馈电路

4.6电流检测电路及反馈电路

4.6.1电流检测电路

4.6.2电流反馈电路

4.7 PWM形成电路

4.8位置信号处理及逻辑电路

4.8.1位置检测器

4.8.2位置信号处理

4.9正、反转鉴别电路及切换电路

4.10逻辑电路的实现

4.11驱动电路

4.12小结

第五章实验结果及分析

5.1系统实验条件

5.2位置信号和反电势波形

5.3电流波形

5.5小结

总结

致谢

在校期间研究成果

在校期间获奖情况

参考文献