磁场定向控制在三相永磁同步微型风扇电机中的应用研究

摘要

近年来，现代变频控制技术发展迅速，磁场定向控制技术作为现代变频控制的一个重要控制方法，在异步电机和同步电机的控制方面得到了大量的应用和研究，并取得了很好的控制效果。本文主要在分析和研究相关文献的基础上，结合本身实际工作需求，分析和研究了磁场定向控制方式对于冰箱和冷柜中微型风扇电机的控制和应用。
　　在实际工作中，因白电行业在实行国家节能减排的目标下，发现传统的微型风扇电机大多使用单相异步结构，具有结构简单，执行效率低，难以控制，噪音和力矩脉动大等诸多缺点。在使用了三相交流永磁同步电机作为微型风扇电机后，效率、力矩脉动和转速等诸多方面都有了大幅度的提高，但其控制方式过于简单，在使用梯形波控制方式下，使三相电机在360°周期内根据传感器反馈信号以6拍形式实现自然换相，产生了梯形波电流信号，从而近似地模拟电机的正弦特性。这种控制方式使得相电流在换相中变化过大，并有零电流状态，虽然三相结构使电机运行更平稳，但相电流的脉动使电机仍存在较大的力矩脉动，并且在效率等方面仍存在改善空间。
　　本文主要讨论在电机结构和参数完全不变的情况下，改变电机的控制方式，分析并研究了磁场定向控制和空间向量 PWM原理，并结合实际工作情况，实现了对微型三相永磁同步电机的控制。本文首先对课题来源、意义和被控对象进行了介绍。随后介绍了磁场定向控制原理和空间向量 PWM原理，分析了磁场定向控制磁场变换的原理和演算过程，并实现了在DSP芯片上的控制代码。最后通过实际测试对比了控制效果。
　　通过本文的应用研究，在冰箱风扇电机的控制上，利用磁场定向控制代替梯形波控制方式后，在相同被控对象和负载的情况下，显著提高了电机效率并改善了转矩脉动。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 冰箱冷柜等制冷设备中的风机介绍

1.2 课题来源与主要研究内容

1.3 本章小结

第二章 被控对象及硬件平台

2.1 被控对象

2.2 硬件电路

2.3 本章小结

第三章 磁场定向控制原理及实现

3.1 梯形波控制介绍

3.2 空间向量PWM

3.3 磁场定向控制原理

3.4 控制系统实现

3.5 本章小结

第四章 磁场定向控制效果与对比

4.1 磁场定向控制效果

4.2 磁场定向控制效果对比

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

PID程序代码（附录1）

空闲向量PWM程序代码（附录2）

中断程序代码（附录3）

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文