永磁同步电动机PWM驱动器控制策略的研究

摘要

永磁同步电机(PMSM)结构简单、体积小、高效节能，配合矢量控制、直接转矩控制等控制技术，可以实现类似直流电机的优良控制性能。以PWM技术为基础的功率变换装置因其具有高功率因数、四象限运行、低谐波污染等优点，在永磁同步电机的工业控制等诸多领域得到了越来越多的应用。电流滞环控制(HCC)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制是永磁同步电机常见的实现方法。
　　本文首先介绍了课题研究的背景和电压型PWM控制器的国内外研究现状，提出了现有控制方法存在的问题，给出了课题研究的目的和主要内容。电压型PWM控制器可分为整流器和逆变器两种。针对整流电路，文章对电压型PWM控制器的基本工作原理作了分析，详细说明了控制器整流模式和逆变模式的四象限运行原理。重点对三相电压型PWM整流器(VSR)进行了建模分析，建立了控制器分别在ABC坐标系、αβ坐标系、dq坐标系下的数学模型，给出了三相VSR交流侧电感和直流侧电容的确定方法和设计依据。
　　针对电压型PWM逆变电路，在传统滞环控制的基础上，提出以两相斩波替代三相斩波的改进控制方案。介绍了两相斩波的设计思路，阐述了其控制流程，并分析了改进方案对降低开关损耗、提高系统效率所能起到的作用。对传统电流滞环控制、两相斩波电流滞环控制、电压空间矢量控制等控制方法的原理和具体实现作了详细分析，给出了各控制方法的设计过程。
　　最后，在MatlabSimulink仿真软件中搭建永磁同步电机的控制模型，对这几种控制方法建模仿真，验证了课题各设计方案的可行性和有效性。并对比分析了它们的优缺点。

目录

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致谢

论文说明

摘要

1．概述

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 研究现状

1．2．2 存在的问题

1．3 本文研究的主要内容

2 三相VSR模型分析与参数设计

2．1 基本工作原理与数学模型

2．1．1 工作原理

2．1．2 数学模型

2．2 控制方法

2．3 参数设计

2．3．1 交流侧电感设计

2．3．2 直流侧电容设计

3 电流滞环控制模型分析与参数设计

3．1 三相斩波电流滞环控制模型

3．2 两相斩波电流滞环控制模型

4 SVPWM控制模型分析与参数设计

4．1 原理分析

4．2 控制信号的产生流程

4．2．1 电压空间矢量所在扇区的判断选择

4．2．2 确定电压矢量的作用时间

4．2．3 电压矢量切换时间的确定

4．2．4 功率管开关信号的确定

5 永磁同步电机控制系统仿真与分析

5．1 永磁同步电机控制系统

5．2 实验分析与验证对比

5．2．1 电流滞环控制系统仿真

5．2．2 SVPWM控制系统仿真

5．3 综合对比分析

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表文章