永磁同步电机高性能控制方法研究

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  随着控制理论研究的不断深入以及永磁同步电机价格的不断降低,永磁同步电机控制系统已经在各个领域广泛应用。但是永磁同步电机的高性能研究目前还不够完善,尤其是在电机的低速控制,参数辨识以及宽范围调速上仍然存在一些待解决的问题,从而制约其工业应用,故设计出高性能的永磁同步电机控制系统有着越来越重要的意义。   本文首先分析了永磁同步电机的数学模型,并通过坐标变换关系,采用id=0的控制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,在仿真和实验平台实现了永磁同步电机双闭环控制系统。建立了测速用码盘的Matlab仿真模型,对基于码盘测速的四种数字测速方法的精度和适应范围进行了系统的比较和评估。在T法测速的基础上提出了一种当电机处于低速运行情况下的速度观测插值法,并且在速度观测插值法的基础上又提出了一种速度观测修正法,并通过仿真和实验进行了改进算法的有效性的验证。   本文的另一个重点就是针对内埋式永磁同步电机的凸极特性及目前传统参数辨识方法存在的缺陷,结合内模式永磁同步电机的数学模型提出了三种基于智能算法(遗传算法,粒子群算法,蚁群算法)的参数辨识方法,其中针对粒子群算法的参数辨识进行了进一步的改进算法,这几种算法都能同时辨识定子电阻、d轴电感、q轴电感和永磁体磁链四个参数。并通过仿真和实验对三种智能算法的优缺点进行了详细的分析和对比,得出了结论。   本文针对内埋式永磁同步电机的电磁特性,分析了电机参数对弱磁控制的影响。针对宽调速范围的电机控制,提出了一种基于最大转矩/电流(MTPA)控制,电流极限圆/电压极限圆控制,最大功率输出控制的一组分段式控制策略,可以实现电机宽范围转速的切换。   基于DSP开发了一套电机驱动控制板,该控制板接口齐全,不仅可以作为电机控制,还可以作为其它工业控制应用。搭建了基于Myway的电机控制实验平台,在实验平台上进行了相关实验验证。
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