永磁同步电机调速控制系统设计与研究

摘要

永磁同步电机作为交流伺服系统重要的组成部分，有着输出转矩平滑、效率和可靠性高等优点，己广泛应用于注塑机、工控机器人、数控机床等众多领域。在注塑机行业中应用永磁同步电机的伺服系统会存在电压动态耦合、响应时间和超调量无法兼顾等问题，使得传统液压注塑机能耗高，效率低，响应慢且精度差，从而使电机的电流控制精度降低，动态性能变差，影响了整个系统的控制，因此对永磁同步电机调速系统进行优化在液压式注塑机中有较高的研究价值和广阔的应用前景。 首先，论文以表贴式永磁同步电机为研究对象，介绍了永磁同步电机的基本原理及三种基本结构，进而建立了三种基本数学模型及其转换关系，在此基础上分析了控制方式，以及几种常用的矢量控制策略，通过对比分析选用了以定子电流最优理论的id=0控制策略，并且介绍了空间矢量脉宽调制的方法及其优缺点等。 其次，针对系统中的电压动态耦合和响应时间、超调量无法兼顾的问题，设计了永磁同步电机双闭环控制系统，分别对其电流环和转速环进行优化。由于其存在的电压动态耦合问题，会使由轴的电流控制精度下降，而且稳态时的纹波加大，因此在传统电流环PI控制设计上引入偏差解耦模块；由于响应时间和超调量无法兼顾的问韪，在转速环采用模糊自适应PID控制，论文中介绍了模糊自适应PID控制，相比于传统PI控制，其特点是控制精度高、鲁棒性强等。通过对系统的电流环和转速环的改进设计，提高了对电流的控制精度，缩短了响应时间的同时减小了超调量，达到了系统要求的控制效果。 最后，为了验证文中所设计方法的正确性和可行性，在Matlab软件上搭建了传统和改进后的转速环和电流环的仿真模型进行仿真分析，对比仿真结果验证其优化效果，整个系统的响应时间和超调量问题都有所改善，电流的控制精度也有所提高，通过搭建硬件测试平台，检测了逆变器输出波形、位置检测信号波形、电流波形等，并且分别在空载和负载下进行实验，优化后的系统基本可以达到注塑机伺服系统的性能指标要求。

目录

第一个书签之前