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【6h】

内埋式永磁同步电机矢量控制系统弱磁控制研究

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变量注释表

1 绪论

1.1课题研究背景与意义(The Background and Significance of Research)

1.2国内外研究现状(Research Status)

1.2.1 永磁同步电机控制技术研究现状

1.2.2 永磁同步电机弱磁调速技术的研究现状

1.2.3 永磁同步电机动态过调制策略研究现状

1.3本文主要研究内容(The Main Research Contents of Paper)

2 永磁同步电机的模型、工作特性及控制策略

2.1永磁同步电机的结构模型(Structure Model of Permanent Magnet Synchronous Motor)

2.2永磁同步电机的动态数学模型(Dynamic Mathematical Model of Permanent Magnet Synchronous Motor)

2.2.1 动态数学模型推导

2.2.2 等效电路图及空间矢量图

2.3稳态工作特性(Steady-state Operating Characteristics)

2.3.1 电流极限圆

2.3.2 电压特性

2.3.3 转矩特性

2.4永磁同步电机磁场定向矢量控制(Flux Oriented Vector Control of Permanent Magnet Synchronous Motor)

2.4.1 按转子磁链定向的矢量控制技术

2.4.2 基本电流控制策略

2.5本章小结(Chapter Summary)

3 内埋式永磁同步电机弱磁控制策略

3.1 引言(Introduction)

3.2永磁同步电机的弱磁控制策略(Flux-Weakening Control Strategy of Permanent Magnet Synchronous Motor)

3.2.1 传统的弱磁控制策略

3.2.2 基于有效电压矢量作用时间的弱磁控制策略

3.3仿真验证及分析(Simulation Verification and Analysis)

3.3.1 传统弱磁控制策略仿真分析

3.3.2 基于有效电压矢量作用时间的弱磁控制策略仿真分析

3.4本章小结(Chapter Summary)

4 内埋式永磁同步电机动态过调制策略

4.1 引言(Introduction)

4.2永磁同步电机动态过调制策略(Dynamic Overmodulation Strategy of Permanent Magnet Synchronous Motor)

4.2.1 传统动态过调制策略

4.2.2 动态过调制策略

4.3仿真验证及分析(Simulation Verification and Analysis)

4.3.1 传统的过调制策略仿真

4.3.2 动态过调制策略仿真

4.4本章小结(Chapter Summary)

5 实验验证

5.1 引言(Introduction)

5.2实验平台介绍(Introduction of Experimental Platform)

5.2.1 平台简介

5.2.2 硬件电路设计

5.3软件设计(Software Design)

5.4 实验(Experiment)

5.4.1 弱磁控制实验

5.4.2 动态过调制策略实验

5.5本章小结(Chapter Summary)

6 结论与展望

6.1 本文总结(Conclusions)

6.2需进一步研究的工作(Future Works)

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

随着材料领域壁垒的不断突破以及控制领域技术的不断革新,永磁同步电机正逐渐成为交流调速领域的新星。凭借结构简单、性能可靠、质量轻、体积小、效率高等诸多优势,永磁同步电机(PMSM)受到了前所未有的关注。弱磁调速技术作为拓宽电机系统恒功率转速比的一种重要手段,在高性能的交流调速领域具有十分深远的研究意义。本文以内埋式永磁同步电机作为研究对象,针对永磁同步电机的弱磁控制技术以及动态过调制技术展开研究,旨在拓宽电机的调速范围,并优化其在过调制状态下的动态性能。 详细介绍了永磁同步电机的结构模型、动态数学模型、稳态运行特性以及基本控制理论,为弱磁及动态过调制控制策略的引出打下基础。 系统地分析了永磁同步电机的弱磁控制技术。从控制层面出发对现有的弱磁调速手段进行了全方位的对比和分析,并在此基础上设计了一种基于有效电压矢量作用时间的弱磁控制方法,通过有效电压矢量的作用时间构造新型弱磁环,可以有效的实现直流母线电压利用率的提升。最后通过仿真对比,验证了该策略的有效性及可行性。 研究分析了内埋式永磁同步电机的动态过调制策略。首先对传统的静态过调制策略进行了简单介绍,并通过图解分析了传统过调制策略在电机动态性能优化方面的劣势;紧接着介绍了目前较为常见的两种动态过调制策略,并对策略的基本思想以及基本实现方法进行了详细说明;针对现有过调制技术的缺点,设计了一种电压自锁电流动态限幅的新型动态过调制策略,通过电压自锁限幅策略以及电流动态限幅策略可以保证电机在过调制区域拥有较好的动态性能。最后,通过多种过调制策略的仿真对比,验证了本文所设计的动态过调制策略在电机运行性能优化方面的优势。 搭建了永磁同步电机对拖实验平台,对平台的硬件设计以及软件设计进行简单介绍,并进行了相关的实验,验证了本文所提出的多种控制策略的可行性。

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