永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)因其具有效率高、功率因數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等眾多優(yōu)勢(shì)，被大量應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其以城市軌道交通和電動(dòng)汽車中使用最為廣泛。目前對(duì)永磁同步電機(jī)控制策略的研究主要有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩個(gè)方向。直接轉(zhuǎn)矩控制的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在魯棒性強(qiáng)、控制思想簡(jiǎn)潔以及轉(zhuǎn)巨響快等方面。因此近幾年對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究和應(yīng)用越來越多。對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究主要有這樣幾個(gè)方面：磁鏈觀測(cè)、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)技術(shù)、無位置傳感器技術(shù)以及本文重點(diǎn)研究的的弱磁控制。相比于電勵(lì)磁同步

2、電機(jī)，永磁同步電機(jī)的弱磁運(yùn)行比較困難。提高永磁同步電機(jī)的弱磁運(yùn)行能力，對(duì)于提高電機(jī)性能具有重要意義。本文的研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)分析了直接轉(zhuǎn)矩控制中幾種傳統(tǒng)磁鏈觀測(cè)器的特點(diǎn)。對(duì)改進(jìn)的幅值限定補(bǔ)償積分器的的原理和性能做了分析研究。通過仿真對(duì)比，證明了改進(jìn)的幅值限定補(bǔ)償積分器與傳統(tǒng)純積分器相比，能有效的抑制因直流誤差信號(hào)引起的磁鏈漂移，提高了磁鏈觀測(cè)精度。
　　(2)提出了一種魯棒性自調(diào)節(jié)的MTPA(Maximum Torq

3、ue per Ampere，每安培最大轉(zhuǎn)矩)控制方法，該方法不依賴電機(jī)參數(shù)，具有較好的魯棒性，同時(shí)適合數(shù)字化控制。研究了如何將MTPA控制策略應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)矩控制中。分別以凸極式和隱極式永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象，推導(dǎo)出二者的MTPA控制條件。通過仿真，將MTPA控制與恒磁通控制做對(duì)比。仿真結(jié)果證明，MTPA控制能有效減小電機(jī)輕載時(shí)的無功損耗，提高電機(jī)的運(yùn)行效率。
　　(3)闡明了永磁體的去磁特性、永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的原理以及

4、實(shí)現(xiàn)方法。分析了直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的穩(wěn)定性，認(rèn)為轉(zhuǎn)矩角超出可控范圍是導(dǎo)致電機(jī)弱磁失控的根本原因。分析了負(fù)載率對(duì)電機(jī)弱磁運(yùn)行能力的影響。提出了一種有轉(zhuǎn)矩角限幅控制的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制方法。仿真結(jié)果表明，對(duì)轉(zhuǎn)矩角的限幅控制能有效防止因轉(zhuǎn)矩角劇烈震蕩引起的失步失控，提高了深度弱磁時(shí)的穩(wěn)定性。電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到5.5倍基速。
　　(4)對(duì)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的DSP軟件系統(tǒng)做了設(shè)計(jì)。包括數(shù)字化磁鏈觀測(cè)器、主程序和A/D中斷