低速大轉矩永磁同步電機及其控制系統(tǒng).pdf

1、本文以低速大轉矩永磁同步電機作為研究對象，從電機設計與控制技術相結合的角度出發(fā)，著重進行了永磁同步電機驅動控制和優(yōu)化設計兩方面的研究。
　　 首先基于坐標變換原理，詳細分析了永磁同步電機在靜止三相坐標系、靜止兩相以及旋轉兩相坐標系下的數學模型，深入討論了永磁同步電機電壓空間矢量控制方法，提出了基于矩陣變換器的永磁同步電機空間矢量調制策略。根據矩陣變換器的拓撲結構特點，將交-交直接變換結構矩陣變換器等效為由“虛擬整流器”和“虛擬逆

2、變器”組成的交-直-交結構，深入分析了矩陣變換器的變換關系，推導出矩陣變換器的電壓、電流雙空間矢量PWM調制函數。
　　 為了驗證基于矩陣變換器的永磁同步電機空間矢量調制策略的可行性，以及調制方法的正確性，首先使用Matlab軟件平臺搭建了空間矢量調制的仿真模型，并以低速大轉矩永磁同步電機作為被控對象，對矩陣變換器的輸入輸出特性進行分析。仿真結果表明，矩陣變換器輸出電壓的幅值和頻率獨立可調，實現了電機在寬廣范圍的連續(xù)可調、任意負

3、載下的輸入功率因數為1，且能實現能量的回饋，克服了傳統(tǒng)交-直-交變頻器驅動永磁同步電機所存在的輸入諧波大、輸入功率因數低、直流回路需要大的儲能電容等缺點。解決了傳統(tǒng)交-交變頻器存在的功率因數低、諧波污染嚴重以及調速范圍窄等問題，改善了永磁同步電機調速系統(tǒng)的運行性能。
　　 在仿真的基礎上，搭建了基于矩陣變換器的永磁同步電機實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)以DSP為主控制器進行空間矢量調制，以FPGA為協處理器實現矩陣變換器開關函數的合成和四步換

4、流策略的實施，成功實現了對輸出電壓和輸入電流的同時調制，獲得期望的正弦輸入電流和輸出電壓，保證了永磁同步電機優(yōu)良的起動和調速性能。實驗結果表明，該控制器不僅具有永磁同步電機驅動系統(tǒng)調速精確、動態(tài)響應快、魯棒性強等特點，同時還具有輸入、輸出電流諧波小、無中間滯留濾波電容、能量再生等特點。
　　 針對電機優(yōu)化設計中存在的高度非線性問題，本文提出了一種基于模糊專家系統(tǒng)的多目標粒子群算法，根據專家設計經驗，構建模糊專家系統(tǒng)，將專家經驗融

5、合到粒子群速度方程中，引導支配子集更快地向最優(yōu)解方向運動，改善了多目標粒子群算法尋優(yōu)過程，提高了求解精度和收斂速度。同時，將電機優(yōu)化問題轉化為博弈問題，提出基于博弈論的電機優(yōu)化設計方法，從納什均衡解出發(fā)，運用策略性讓步博弈的思想綜合考慮各優(yōu)化目標，從非劣解集中搜索綜合最優(yōu)解，降低了電機開發(fā)難度、縮短了設計周期，為實現電機設計智能化奠定了基礎。針對加工、裝配過程中產生的誤差及實際應用中存在的干擾因素，在電機設計中引入穩(wěn)健設計的思想，采用信