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基于自适应永磁同步电机直接转矩控制系统的研究

郑超迪  
【摘要】:同步和异步电机一并叫做交流电机。由于转子结构简单、安全,因此异步电机在现代被应用在工业中,不过其效率不高,原因主要是功率因数较低。与此相反,电励磁同步电机的效率较高、功率因数也高,但是其转子结构较复杂。若用永磁体励磁的永磁同步电机,就可以把两种电机的优点都采纳进来了,所以现在人们的研究重点已经变成了永磁同步电机和其控制。 本文以永磁同步电机及其调速系统作为研究对象,结合国内外的有关文献,介绍了永磁同步电机产生的背景条件、发展历史、研究现状和研究意义。接着介绍了永磁同步电机电机的结构、工作原理,推导了永磁同步电机的几个数学模型,并以d-q的数学模型为基础,在Matlab/simulink环境下建立了仿真模型。另一方面把控制方法当中的自适应控制引入到电机控制里面,特别介绍两种最常见的模型参考自适应系统以及自校正控制系统,并讨论他们之间稳定性收敛性以及他们之间的优缺点。 其次从有限元基本理论入手,介绍了建立有限元模型的基本理论方程。然后利用ansoft软件平台下的Maxwell 2D建立了永磁同步电机的有限元模型并进行了有限元计算。从“场”的角度去分析永磁同步电机的结构特殊性,用“场路结合”的方法得到电机设计的初步参数,为电机的优化设计提供理论依据。 本文采用d-q轴坐标数学模型,在Simulink环境下建立了永磁同步电机的数学模型。从空载恒定速度、空载突然加速、恒速突然加负载、恒载突然加速四种情况仿真结果的分析,验证了基于自适应直接转矩控制比传统直接转矩控制的先进性。研究结果表明自适应-直接转矩控制算法比较简单,转速、转矩响应的速度很快,为研究这种控制算法在永磁同步电机中的实际应用做了很好的理论基础。


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