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《西南交通大学》 2006年
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提高永磁同步电动机调速系统性能方法研究

许峻峰  
【摘要】:永磁同步电动机以其体积小、重量轻、功率密度大、低速输出转矩大、效率高、维护简单等优点受到了电机驱动系统研发人员的高度重视。本论文将结构简单、动态响应快的直接转矩控制方式应用到永磁同步电动机调速系统中,并对转矩调节、磁链观测、弱磁控制等问题进行了具体深入的研究,为提高永磁同步电动机驱动系统的性能奠定了基础。 首先在对永磁同步电动机数学模型分析的基础上,阐明了直接转矩控制方法在永磁同步电动机中应用的理论依据,为全文的分析奠定了基础。为解决圆形磁链轨迹对功率器件高开关频率的要求,以及滞环宽度值依据经验设定带来的开关频率和转矩脉动之间的矛盾,同时为使本文所研究的永磁同步电动机调速方法能顺利地应用到下一步即将开展的大功率机车牵引系统中,本文从开关频率优化和电压空间矢量合理选择两个方面提出了一种新的转矩调节方法:通过逆变器开关频率PI调节得到转矩滞环比较器的滞环宽度值。这样在充分利用功率器件开关频率的同时不仅克服了圆形磁链轨迹对功率器件高开关频率要求的缺陷,而且克服了在转速变化过程中采用固定滞环宽度值带来的功率器件开关频率波动范围大及由此造成低速转矩调节性能下降的缺陷;同时论文通过对零电压空间矢量对转矩调节作用的分析,针对零电压空间矢量的特点,为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动,并且保证瞬态运行时转矩的快速响应,提出了在永磁同步电动机低速稳态运行时选用零电压空间矢量减小转矩,而在低速瞬态运行时选用有效电压空间矢量来减小转矩的转矩调节方法,该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。 定子磁链的准确观测是实现高性能直接转矩控制系统的重要环节之一。一方面定子磁链影响着空间电压矢量的选择,即可能由于观测误差无法准确判定磁链所在的扇区;另一方面磁链的观测误差可能造成控制策略失误,影响转矩
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM341

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 盛义发;城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李潇;永磁同步电机直接转矩控制的理论研究[D];贵州大学;2007年
2 王保国;基于DSP的交流伺服智能控制系统的研究[D];武汉理工大学;2009年
3 景新峰;永磁同步电动机直接转矩控制的低速运行特性研究[D];西南交通大学;2009年
4 张征方;基于EKF的PMSM无位置传感器矢量控制系统性能研究[D];湖南工业大学;2009年
5 张连勇;无速度传感器的永磁同步电机调速系统[D];山东大学;2010年
6 檀恒伟;永磁同步电机直接转矩控制系统的研究与设计[D];东北大学;2009年
7 倪强;永磁同步电机无机械传感器直接转矩制控算法研究[D];西南交通大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李磊;异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的研究与实践[D];南京航空航天大学;2001年
2 张伟;无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究[D];浙江大学;2001年
3 田淳;无位置传感器同步电机直接转矩控制理论研究与实践[D];南京航空航天大学;2002年
4 邱建琪;永磁无刷直流电动机转矩脉动抑制的控制策略研究[D];浙江大学;2002年
5 窦汝振;高性能永磁交流伺服系统及其新型控制策略的研究[D];天津大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吴永前;永磁同步电机无传感器调速系统的研究[D];西北工业大学;2001年
2 智大为;永磁同步电机的转矩直接控制[D];浙江大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡春雨;李武峰;严辉;;一种新型电动汽车智能充电机的研制[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
2 冉文;全力;;车用交流伺服起动——发电集成系统的性能研究[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
3 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
4 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊变结构滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 陈志煌;陈力;;漂浮基双臂空间机器人本体与末端抓手协调运动的模糊滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 盛义发;喻寿益;洪镇南;高金生;;永磁同步电机直接转矩控制系统的开关频率优化及其模糊控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 刘贤兴;乔薇;周旭;胡育文;;基于扩展卡尔曼滤波器的无速度传感器异步电动机直接转矩控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 管力明;林剑;胡更生;;基于滑模控制的无轴单张纸输纸机同步控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 盛义发;喻寿益;洪镇南;;一种新颖的永磁同步电机直接转矩控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨金辉;数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用[D];湖南大学;2010年
2 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
3 王晋;多相永磁电机的理论分析及其控制研究[D];华中科技大学;2010年
4 庞珽;混合动力汽车双机械端口电机及其控制系统研究[D];华中科技大学;2010年
5 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
6 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
7 赵国新;变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
8 杨铭;基于主动转向和横摆力矩控制的多轴车辆制动稳定性研究[D];吉林大学;2011年
9 侯纪勇;汽轮发电机励磁绕组匝间短路分析及实验研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 汪洪亮;逆变器并联系统若干关键问题研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
3 田恩国;基于EKF无速度传感器矢量控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
4 高圆圆;基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究[D];山东科技大学;2010年
5 黄磊;模糊控制技术在热风炉温控系统中的应用研究[D];长春理工大学;2010年
6 杨薇;多轴同步传动磨毛整理机控制技术研究[D];浙江理工大学;2010年
7 葛金法;感应电机矢量控制系统研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
8 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年
9 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
10 胡扬超;基于模糊自适应PID压铸机控制系统的研制[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王峰,刘海东,丁勇,陈善亮,毛保华;列车节能运行的算法及实施技术研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
2 Th.keller,丁荣军;铁道车辆用数字化实时硬件回路仿真的实例研究[J];变流技术与电力牵引;2000年03期
3 近藤稔,易厚梅;永磁同步电动机在铁道机车动车上的应用[J];变流技术与电力牵引;2003年01期
4 T.Klockow,王渤洪;永久磁铁励磁的牵引电动机[J];变流技术与电力牵引;2003年04期
5 H.Nieke,王渤洪;低地板车辆用牵引电动机系列[J];变流技术与电力牵引;2004年02期
6 川村淳也,姚永康;牵引电动机能耗的比较[J];变流技术与电力牵引;2004年06期
7 冯江华;;电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展[J];变流技术与电力牵引;2006年02期
8 何海兴;王坚;;基于dSPACE半实物仿真平台的永磁同步电动机数学模型的实现[J];变流技术与电力牵引;2006年05期
9 吴茂杉;;国内城轨车辆电传动系统主要问题分析[J];变流技术与电力牵引;2007年01期
10 黄先进;张立伟;;高速列车牵引电传动系统集成与优化设计研究[J];变频器世界;2009年10期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟;无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究[D];浙江大学;2001年
2 田淳;无位置传感器同步电机直接转矩控制理论研究与实践[D];南京航空航天大学;2002年
3 崔博文;电动机变频调速系统故障检测与诊断技术研究[D];西北工业大学;2002年
4 窦汝振;高性能永磁交流伺服系统及其新型控制策略的研究[D];天津大学;2003年
5 许家群;电动汽车用永磁同步电动机传动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2003年
6 许振伟;永磁交流伺服系统及其控制策略研究[D];浙江大学;2003年
7 宋昌林;基于磁场定向的感应电机直接转矩控制研究[D];西南交通大学;2004年
8 李洁;高性能变频调速系统若干关键技术问题研究[D];西安理工大学;2006年
9 秦峰;基于电力电子系统集成概念的PMSM无传感器控制研究[D];浙江大学;2006年
10 贾洪平;PMSM DTC无传感器运行及传感器集成研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王春柳;电动汽车永磁同步电机直接转矩控制算法研究与实现[D];西南交通大学;2011年
2 李帅;面贴式永磁同步电机低速无位置传感器技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 胡奇锋;永磁同步电机高性能调速控制系统研究[D];浙江大学;2004年
4 周伟志;电气化铁路供电系统负荷过程仿真研究[D];西南交通大学;2004年
5 崔恒;基于模糊控制的异步电动机运行效率优化研究[D];西安理工大学;2005年
6 叶康丰;基于DSP的永磁同步电机DTC控制策略的研究[D];浙江工业大学;2005年
7 孙丰涛;基于DSP的矢量控制异步电机效率优化控制研究[D];山东大学;2005年
8 崔培良;高性能交流电机变频控制及效率改善[D];青岛大学;2006年
9 侯蓉华;城际轨道交通系统若干问题研究[D];西南交通大学;2006年
10 安忠良;超高效永磁同步电动机研究开发[D];沈阳工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 乔志峰;适用于复杂形面加工的多轴运动控制系统设计理论与方法研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王春柳;电动汽车永磁同步电机直接转矩控制算法研究与实现[D];西南交通大学;2011年
2 柳华;基于网络的伺服控制系统研究[D];大连理工大学;2011年
3 孙德;基于DSP的火箭发射架位置伺服控制系统的设计与研究[D];南京理工大学;2012年
4 杨宝建;低压大电流永磁同步电机矢量控制的研究与实现[D];南京理工大学;2012年
5 娄悦;伺服系统模拟加载系统的研究与设计[D];南京理工大学;2007年
6 牛慧文;永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真研究[D];太原理工大学;2012年
7 孙新函;混合动力车用电机无位置传感器控制研究[D];大连理工大学;2012年
8 陈志芳;永磁同步电机直接转矩控制的研究[D];西南交通大学;2012年
9 王林翮;永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统的研究[D];西南交通大学;2012年
10 郝康琦;永磁同步电机控制策略研究及数控机床伺服系统优化[D];电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 近藤稔,易厚梅;永磁同步电动机在铁道机车动车上的应用[J];变流技术与电力牵引;2003年01期
2 T.Koch,王渤洪;机车的直接传动[J];变流技术与电力牵引;2003年01期
3 T.Klockow,王渤洪;永久磁铁励磁的牵引电动机[J];变流技术与电力牵引;2003年04期
4 李鸿儒,顾树生,邓长辉;递归神经网络的RPE算法及其在非线性动态系统建模中的应用[J];东北大学学报;2000年06期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 梁振鸿;PWM过调制技术在电动汽车用永磁同步电机控制中的应用[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2002年
2 智大为;永磁同步电机的转矩直接控制[D];浙江大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 敖银辉;交流伺服电动机的仿真与DSP控制[J];机电工程技术;2004年11期
4 盛文杰;余菊峰;王建宽;陈世琪;张东宁;;永磁同步电动机在控制力矩陀螺中的应用[J];微特电机;2011年07期
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7 陈鸣,姚有光,唐海源;永磁同步电动机在变频电源供电下的起动[J];中小型电机;1997年03期
8 白弢 ,李旭春 ,李鹤轩;基于DSP的磁场定向控制永磁同步电动机系统[J];中小型电机;2002年06期
9 王旭红 ,汪建平;用边界无法改进永磁同步电动机样机的设计[J];电机技术;2002年03期
10 杜娟,许强,贾正春;永磁同步电动机的反馈线性化控制[J];船电技术;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 刘仲恕;;永磁同步电动机状态方程的研究和起动过程的仿真[A];第十六届电工理论学术年会论文集[C];2004年
4 李广;朱建光;韩雪岩;张志锋;唐任远;;内置式永磁同步电动机空间矢量调制的直接转矩控制[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
5 安忠良;牛英力;赵丹群;唐任远;;异步起动永磁同步电动机堵转转矩测试方法研究[A];第八届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2007年
6 裴雪军;朱鹏程;康勇;陈坚;;永磁同步电动机直接转矩控制研究及仿真[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
7 武玉强;马新;宗广灯;;永磁同步电动机系统的有限时间跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 谭茀娃;金如麟;;永磁同步电动机共性技术的研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
9 张好明;王应海;;新型永磁同步电动机直接转矩控制策略研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 王莉;赵修科;;永磁同步电动机伺服系统的模糊神经网络控制的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 驻太仓首席记者 徐允上;太仓诞生首台永磁同步电动机[N];苏州日报;2009年
2 陈嵘;永磁同步电动机在化纤纺丝机变频调速中的应用[N];中国纺织报;2009年
3 本报记者 袁宏;欧洲的电动汽车研发[N];中国汽车报;2003年
4 唐任璞;承先启后 独占鳌头[N];科技日报;2000年
5 张可春 王金法 姜化明;胜利油田树立节约就是效益观念[N];中国石化报;2004年
6 ;东芝电梯推出最新产品[N];中国房地产报;2003年
7 佳工;稀土永磁电机技术呈现5种发展趋势[N];中国有色金属报;2010年
8 刘晓生 首席记者 吴剑;我市研发出新型智能起重机[N];宜春日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋志环;永磁同步电动机电磁振动噪声源识别技术的研究[D];沈阳工业大学;2010年
2 冯垚径;永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D];华中科技大学;2012年
3 韦笃取;永磁同步电动机控制系统混沌行为分析及抑制和镇定[D];华南理工大学;2011年
4 储剑波;驱动空调压缩机的永磁同步电动机的控制技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 崔红;高速永磁同步电动机控制技术研究[D];沈阳工业大学;2012年
6 王艾萌;内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D];华北电力大学(河北);2010年
7 赵国新;变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
8 吴芳;无传感器永磁同步电机的位置辨识与控制研究[D];华中科技大学;2011年
9 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 王丽梅;基于高频信号注入的永磁同步电动机无位置传感器控制[D];沈阳工业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晨;纯电动汽车用永磁同步电动机设计及弱磁扩速分析[D];天津大学;2010年
2 刘晓磊;低压大功率多支路永磁同步电动机参数计算及绕组端部电磁力分析[D];沈阳工业大学;2011年
3 成本权;高性能永磁同步电动机及其控制系统设计与仿真[D];湖南大学;2010年
4 刘铁丁;变频空调压缩机驱动技术研究[D];广东工业大学;2011年
5 钱鋆;基于观测器的永磁同步电动机无速度传感器控制系统的研究[D];湖南大学;2010年
6 刘国栋;基于无传感器技术的永磁同步电动机直接转矩控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 吕孝亮;轮毂盘式无铁心永磁同步电动机无传感器控制研究[D];天津大学;2010年
8 李敏;交流永磁同步伺服电动机控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
9 刘超;精密伺服永磁同步电动机系统及其低速力矩平稳性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 周菜;矢量控制永磁同步电机伺服系统的研究[D];武汉理工大学;2010年
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