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永磁电机磁阻转矩和变结构控制的研究

王军  
【摘要】: 永磁同步电机由于用永磁体代替了励磁绕组,省去了励磁损耗,降低了加工和装配费用,提高了电动机的效率和功率密度,因而它正得到越来越广泛的应用。对目前常用的几种控制策略进行了介绍,分析了其优缺点。针对实际应用场合,选择了变结构控制作为分析研究的对象。 本文在气隙磁场解析计算的基础上,对引起永磁电机转矩波动的各个因素进行了深入的分析和计算。导出了永磁电机磁阻转矩的解析计算表达式,分别对分数槽、整数槽电机中磁阻转矩的减小方法进行了理论分析,提出了永磁电机磁阻转矩的谐波分析模型,并分析了磁阻转矩的周期性特点,为研究齿槽引起的磁阻转矩提供了理论依据。 分析了永磁同步电机的结构,给出了数学模型,并在此基础上对电机的控制策略进行了详细分析,指出永磁电机变结构控制方式虽然具有许多优点,但存在控制方式切换时转速有波动的问题。本文对变结构控制方式进行了细致的介绍和分析。指出影响控制质量的最大问题是切换时刻和调节方式的选取。本文选取功角作为切换的标准,对不同功角下进行的切换过程进行了分析,给出了切换的标准和方法。在MATLAB/simulink中搭建了永磁同步电机变结构控制系统的仿真模型。仿真结果证明改变切换时刻和调节方式能有效满足转速精度高和动态响应快的要求。 本文设计了永磁同步电机控制系统的硬件和软件系统。介绍了实现变结构控制系统所需要的硬件资源,包括控制芯片,检测电路,保护电路,功率驱动电路等。并介绍了软件主程序和主要的中断程序。


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