基于弱磁升速的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、PMSM(Permanent Magnet Sychronous Motor，永磁同步電機)體積小、效率高、功率密度大、結(jié)構(gòu)簡單、且更為節(jié)約能源，所以PMSM在工業(yè)、交通、軍事、航空等重要領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
　　在采用電壓源型逆變器的電機驅(qū)動系統(tǒng)中，弱磁控制的實質(zhì)是在電機的端電壓值不斷升高，且升高到逆變器直流側(cè)電壓允許輸出的最大值后，采取一定方式減弱電機磁場繼而使轉(zhuǎn)速能夠繼續(xù)升高來滿足PMSM在寬調(diào)速范圍內(nèi)運行。由于對PMSM弱磁控制

2、的研究能更好地發(fā)揮電機的效率，因而今日成為了研究領(lǐng)域的一個重要課題。
　　本文針對PMSM在DTC(Direct Torque Control，直接轉(zhuǎn)矩控制)下的弱磁控制系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速和負載發(fā)生變化時，產(chǎn)生的擾動對電機會產(chǎn)生一定的影響，做了相應(yīng)研究。DTC系統(tǒng)雖然響應(yīng)較快，但存在轉(zhuǎn)矩脈動大的缺點，近些年在電機控制領(lǐng)域又出現(xiàn)了一種引起廣泛重視的控制方式—FCS-MPC(Finite Control Set Model Predicti

3、ve Control，有限集模型預(yù)測控制)。FCS-MPC具有較強約束處理能力，并能將存在的非線性因素都考慮進來使得轉(zhuǎn)矩波紋更小。
　　本文的研究內(nèi)容主要分為以下幾個方面:
　　(1)在進行文獻調(diào)研后，對PMSM當(dāng)前存在的幾種控制方法進行了總結(jié)歸納，并詳細介紹了每種方法存在的優(yōu)缺點，結(jié)合PMSM的的結(jié)構(gòu)特點采取利用FCS-MPC控制方法來改善控制系統(tǒng)。
　　(2) PMSM的幾種坐標變換方法、PMSM的弱磁基本原理和幾

4、種控制方法，并詳細分析每種弱磁控制方式的優(yōu)缺點。
　　(3)為了更好地減少PMSM在弱磁升速的過程中由于負載轉(zhuǎn)矩變化而給電機帶來的擾動，提出了采用MPC控制系統(tǒng)，結(jié)合DTC下的弱磁控制方法，將DTC下的弱磁控制方法和MPC控制系統(tǒng)結(jié)合。在Matlab/Simulink建立系統(tǒng)的仿真模型，并對仿真結(jié)果進行對比分析。
　　(4)由于PMSM在速度發(fā)生變化時可以視為對PMSM產(chǎn)生的一種擾動，提出了采用ADRC(Active Dis

5、turbance Rejection Control，自抗擾控制)速度調(diào)節(jié)器來減小因為PMSM速度變化而帶來的干擾。設(shè)計了MPC下基于ADRC速度調(diào)節(jié)器的PMSM弱磁控制系統(tǒng)，在Matlab/Simulink下建立了系統(tǒng)仿真模型。并對DTC控制系統(tǒng)下基于PI速度調(diào)節(jié)器和基于ADRC速度調(diào)節(jié)器的PMSM弱磁控制系統(tǒng)效果進行比較分析，同時還比較分析了MPC控制系統(tǒng)下基于PI速度調(diào)節(jié)器和基于ADRC速度調(diào)節(jié)器的PMSM弱磁控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果說