混合勵磁軸向磁場磁通切換永磁電機控制系統(tǒng)研究.pdf

1、混合勵磁軸向磁場磁通切換永磁(Hybrid excited axial field flux-switchingpermanent magnet，HEAFFSPM)電機是一種新型的定子永磁型混合勵磁同步電機(Hybrid excited synchronous machine，HESM)，實現(xiàn)了磁通切換理念和混合勵磁同步電機的有機結合，兼具軸向磁場磁通切換永磁(Axial field flux-switching permanentma

2、gnet，AFFSPM)電機和HESM的優(yōu)點，軸向長度短、結構簡單堅固、功率/轉矩密度高、調磁范圍寬、散熱容易，在電動汽車等要求寬恒功率調速領域具有廣泛的應用前景。本文以一臺三相12/10極HEAFFSPM電機為對象，基于矢量控制和直接轉矩控制方法，深入研究該電機的靜態(tài)、動態(tài)運行性能和單位功率因數(shù)控制、最小銅耗控制、容錯控制、最優(yōu)效率控制等高性能控制策略。本文的研究成果為HEAFFSPM電機在電動汽車電驅動系統(tǒng)等工業(yè)領域的應用提供了一定

3、的理論和技術依據(jù)。
　　論文主要研究內容和成果包括以下幾個方面:
　　1.介紹和總結本課題的研究背景、現(xiàn)狀及意義，闡述HEAFFSPM電機結構特點和運行原理，詳細分析反電勢、磁鏈、電感和齒槽轉矩等電磁特性。建立HEAFFSPM電機在三相靜止abc參考坐標系、兩相靜止αβ參考坐標系和兩相旋轉dq參考坐標系中的數(shù)學模型。基于MATLAB/Simulink，構建HEAFFSPM電機的仿真模型，進行仿真分析。
　　2.根據(jù)HE

4、AFFSPM電機的特點，建立HEAFFSPM電機驅動系統(tǒng)?；谑噶靠刂品椒ㄖ衖d=0的電流矢量控制策略，研究電機的運行性能。提出包括cosψ=1控制、最小銅耗控制、弱磁和容錯控制等幾種適用于HEAFFSPM電機驅動系統(tǒng)的電流矢量控制策略，并與id=0控制特性進行對比分析。對HEAFFSPM電機在整個速度運行區(qū)間的運行性能進行仿真分析和實驗研究，驗證提出控制策略的有效性。
　　3.提出一種HEAFFSPM電機最優(yōu)效率控制策略。構建H

5、EAFFSPM電機最優(yōu)效率控制系統(tǒng)，研究采用最優(yōu)效率控制策略的HEAFFSPM電機的運行性能。基于MATLAB/Simulink和dSPACE1103進行仿真分析和實驗研究，驗證提出控制策略的正確性和有效性。在此基礎上，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化PI控制器，進一步提高HEAFFSPM電機最優(yōu)效率控制性能。
　　4.提出一種HEAFFSPM電機無位置傳感器直接轉矩控制方法，分析電機直接轉矩控制性能?；诨Ｗ兘Y構控制理論，設計一種滑模觀測

6、器估測電機的轉速和轉子位置?；贛ATLAB/Simulink，研究HEAFFSPM電機采用無位置傳感器直接轉矩控制方法的驅動系統(tǒng)性能，驗證提出控制方法的有效性，為無位置傳感器直接轉矩控制方法在HESM驅動系統(tǒng)中的應用提供理論依據(jù)和技術基礎。
　　5.研制基于dSPACE1103控制器的HEAFFSPM電機驅動系統(tǒng)實驗平臺，采用Altium Designer Summer09設計包括主功率變換器、勵磁功率變換器和采樣保護等硬件電路