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《湖南大学》 2005年
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多相永磁同步电动机调速系统控制方法的研究

欧阳红林  
【摘要】:多相永磁同步电动机变频调速系统因为其高可靠性而成为电气传动领域的研究重点。多相永磁同步电动机的应用侧重于军事以及高可靠性、大功率的场合,如:核电站循环水电动机、舰船推进系统等。目前这种变频调速系统在国外潜艇的电力推进系统中成功地进行了海上实验。然而,作为一种新技术,它的控制方法在理论上和实践中仍然存在大量值得研究和探讨的问题。特别是对多相永磁同步电动机在出现定子绕组一相或多相开路故障后的控制方法,目前国内外还缺乏系统性的深入研究。 本文对多相永磁同步电动机变频调速系统进行了全面系统性的深入研究,重点研究了多相永磁同步电动机出现故障后的控制策略,文中提出的方法和得出的结论对多相永磁同步电动机出现开路故障后的高性能控制具有十分重要的意义,全文主要内容有: (1)建立了多相永磁同步电动机在逆变器供电下的数学模型和谐波分析方法。文中第二章利用电压矢量空间解耦的方法,通过标准基向谐波基的转化,建立了多相永磁同步电动机在谐波基下的数学模型。该模型将m维空间的多相永磁同步电动机模型解耦至若干个相互垂直的平面上,为深入、全面理解多相永磁同步电动机提供了理论基础。建立了任意m相永磁同步电动机的谐波电势和磁势计算公式,并对不同的时空谐波引起的电机谐波转矩给出了定量的分析。为根据系统设计要求选择永磁同步电机的相数提供了理论依据。 (2)实现了多相永磁同步电动机磁场定向解耦控制。交流电机是一个多变量、非线性、强耦合的电磁系统。同传统的三相永磁同步电动机相比,多相永磁同步电动机是一个有更多变量的非线性、强耦合系统。在传统的静止坐标系下无法获得多相永磁同步电动机的精确的转矩控制,论文的第三章重点阐述了在多相静止坐标系下多相永磁同步电动机的数学模型向以永磁磁链ψ_f为直轴的两相旋转坐标系下的数学模型变换。提出了满足功率不变和磁势不变原则的变换方阵的计算方法,在新坐标系下,通过控制多相永磁电动机定子电流和直轴分量i_d=0,实现了多相永磁同步电动机电磁转矩的解耦控制,使多相永磁同步电动机具有同直流他励电动机同样的转矩控制性能。在本章中针对传统的PI调节器的不足,提出了一种将非线性的模糊控制器和传统的线性PI调节相结合的Fuzzy-PI双模调节器用于多相PMSM的速度调节,以改善调速系统的动态性能和克服参数变换对系统的影响。通过计算机仿真结果证明了这种双模控制器比传统的PI调节器具有更好的动态性能。 多相永磁同步电动机的磁场定向解耦控制需要知道转子磁链所处位置角的信息,通常采用与电机同轴连接的光电编码器、旋转变压器来获取位置
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM351

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