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《上海电机学院》 2019年
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基于模糊理论的永磁同步电机直接转矩控制研究

刘志同  
【摘要】:永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、效率高、功率密度高等优点,在工业控制、汽车、航空航天领域得到广泛应用。直接转矩控制(DTC)作为PMSM一种常用的控制方法以响应速度快,结构简单,鲁棒性强等优点得到许多专家学者的青睐。但是,永磁同步电机直接转矩控制也存在转矩脉动大、低速性能不佳等问题。本文针对PMSM转矩脉动大的问题,将模糊理论应用在控制系统中,并提出改进策略。首先,本文介绍了永磁同步电机不同坐标系下的数学模型,坐标系之间的相互变换,以及直接转矩控制基本原理。讨论了永磁同步电机转矩脉动产生的原因以及采用零矢量来解决的方案。同时对直接转矩控制系统各个模块进行搭建,并进行仿真分析。其次,针对传统直接转矩控制系统中滞环比较器导致转矩脉动大的缺陷,本文将磁链和转矩滞环比较器替换为模糊控制器,并设计了一种新的模糊控制规则,提高了系统的响应速度。对模糊直接转矩控制系统进行模型搭建后仿真,仿真表明改进的模糊理论的直接转矩控制系统转矩脉动更小,性能更好。最后,为提高系统响应速度和稳定性,将原系统中传统外环转速PI控制器替换为模糊自适应PID控制器,同时将分数阶理论应用于控制器设计中,拓宽了PID参数的寻优范围,使电机抗扰动能力更强。搭建仿真模型,进行仿真分析。仿真结果表明基于模糊理论的PMSM DTC系统的性能明显优于传统直接转矩控制系统。
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