永磁同步電機(jī)低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因大體可分為兩種:一類為電機(jī)本體設(shè)計(jì)和氣隙磁場(chǎng)畸變引起齒槽脈動(dòng)，另一類為逆變器非線性特性等引起諧波轉(zhuǎn)矩，這兩類因素使得電機(jī)電流中高次諧波含量增大，引起電流波形畸變，導(dǎo)致電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而限制了永磁同步電機(jī)在調(diào)速范圍寬、控制精度高等場(chǎng)合的使用范圍。因此，深入研究抑制永磁同步電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的主要方向。針對(duì)電機(jī)低速時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯這一問(wèn)題，本文經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分析及理論研究過(guò)后，提出了

2、一種改進(jìn)的控制策略。
　　 本文分析了永磁同步電機(jī)的基本工作原理和基本數(shù)學(xué)模型，同時(shí)給出了幾種常用的電機(jī)控制策略。在此理論基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因，推導(dǎo)出了永磁同步電機(jī)的諧波數(shù)學(xué)模型。同時(shí)提出了一種簡(jiǎn)單有效的諧波提取及抑制算法，采用歐拉-傅里葉公式實(shí)時(shí)提取出整個(gè)三相電流中的高次諧波分量，獲得精確的諧波電壓分量，并將其注入到電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的三相控制電壓里，抵消掉電機(jī)運(yùn)行時(shí)電機(jī)定子電流中諧波分量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高

3、次諧波電流的抑制，有效改善了電機(jī)電流的波形，高效抑制了電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　 因永磁同步電機(jī)為非線性、多變量、強(qiáng)耦合的時(shí)變系統(tǒng)，不能對(duì)其建立精確的被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型。本文在有效改善電機(jī)電流波形的同時(shí)，基于對(duì)PID控制器參數(shù)的自整定方法及模糊控制器的研究，改進(jìn)速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器為模糊PID參數(shù)自整定控制器。該控制器在整定出PID初始參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象的響應(yīng)在采樣時(shí)刻的誤差E和誤差變化率EC兩個(gè)因素來(lái)確定參數(shù)調(diào)整量的大小

4、，形成模糊規(guī)則模型，運(yùn)用模糊推理與決策來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的在線調(diào)整。模糊PID控制器簡(jiǎn)便靈活，運(yùn)用于控制系統(tǒng)速度環(huán)中，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性，且能在一定程度上增強(qiáng)電機(jī)運(yùn)行性能，改善了電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩輸出平滑度。
　　 以上文提出的改進(jìn)控制策略為基礎(chǔ)，在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建仿真模型，進(jìn)行了對(duì)比仿真研究。緊接著提出了基于TMS320F2812 DSP的永磁同步電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案與相關(guān)流程，并