永磁同步电动机初始位置检测及弱磁调速

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当今世界，随着电力电子技术不断创新和突破，控制系统日益成熟和完善，变频调速在各个领域应用愈加普遍。作为调速系统的主体，永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）发挥着越来越重要的作用。它与直流电动机和异步电动机相比，有着自己独特的特点：永磁同步电机无电刷和滑环，结构简单，既经济又安全可靠；转子无励磁绕组，省去了励磁电流，体积小，功率因数和效率都很高。因此，不管是从军工还是到民用，尤其是在高精度和快响应的控制领域，随处可见它的身影。它与电力电子技术、现代控制技术相结合，代表了新世纪电机的发展方向。精确的初始位置检测是闭环控制永磁同步电机平滑起动的关键；而且永磁同步电机用于新能源汽车及伺服驱动驱动系统时，往往期望可以实现“低速大转矩，轻载高速度”的精确控制，电机需要运行于弱磁调速状态。本文针对于这些问题展开，研究内容如下： 1、在实验室2.2kW永磁同步电机矢量控制实验平台上补充完善了电机全速范围内的矢量控制实验结果。 2、在数学模型及相关理论推导的基础上，利用预定位方法和电压矢量注入法，对永磁同步电机进行初始位置检测，实验结果验证了方法的正确性。 3、针对永磁同步电机MTPA（最大转矩电流比-Maximum Torque Per Ampere）控制策略中 dq 轴电流给定值无法解析求解的问题，提出了一种曲线拟合求解高次方程的方法，得到了不同转速要求时的交直轴电流给定值。并在MATLAB/Simulink环境下搭建了仿真模型，对电机起动性能、调速性能、抗负载扰动性能进行了仿真。仿真结果表明，该方法易于实现，控制精度高。 4、采用梯度下降法对内置式永磁同步电动机进行弱磁调速，利用电压差和转矩梯度，进行电流补偿值的计算，实现了电压闭环弱磁控制。并在弱磁调速高速区，通过对合成电压矢量幅值和相角的监测，完成了不同调制区域的自然过渡，并在MATLAB/ Simulink环境下进行测试。仿真结果表明，本文所提出的过调制控制方案，使得电机在一定转速给定值时，提升了定子电压和输出转矩，在负载转矩一定的情况下，拓展了永磁同步电机稳态弱磁区域。 5、搭建了2.2kW永磁同步电动机控制系统实验平台，完善了矢量控制系统程序，编写了基于 MTPA的弱磁调速程序，在实验平台上实现了永磁同步电动机额定负载下一定范围的弱磁调速，实验结果验证了本文所采取弱磁调速方法的正确性与可行性。

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作者
王伟;
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作者单位

太原理工大学;

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授予单位太原理工大学;
学科电气工程
授予学位硕士
导师姓名王淑红;
年度 2018
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总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类计算技术、计算机技术;自动化技术及设备;
关键词
永磁同步电动机; 初始位置检测;

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