【摘 要】
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永磁同步电机因其体积小、效率高、功率密度大等特点得到广泛应用,其本身是非线性、多变量、强耦合的系统,矢量控制理论的提出大大提高了永磁同步电机控制系统的性能。然而,矢量控制仅能在电机参数恒定不变的情况下实现电流环的完全解耦。随着电机运行工况发生变化,矢量控制便不能使电流环的交轴电流与直轴电流完全解耦,此时两轴之间的耦合效应凸显出来。针对这一问题,本文研究永磁同步电机电流环的动态解耦控制策略,使得电机
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永磁同步电机因其体积小、效率高、功率密度大等特点得到广泛应用,其本身是非线性、多变量、强耦合的系统,矢量控制理论的提出大大提高了永磁同步电机控制系统的性能。然而,矢量控制仅能在电机参数恒定不变的情况下实现电流环的完全解耦。随着电机运行工况发生变化,矢量控制便不能使电流环的交轴电流与直轴电流完全解耦,此时两轴之间的耦合效应凸显出来。针对这一问题,本文研究永磁同步电机电流环的动态解耦控制策略,使得电机运行状况发生改变时,控制系统仍能够对其实现精准控制。本文建立了永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,利用simulink仿真模型进行突加载实验,对实验结果进行分析得知id=0传统矢量控制不能实现表贴式永磁同步电机的动态解耦控制,因此本文将对动态解耦控制策略进行研究。对电压前馈解耦控制、内模控制、电流偏差解耦控制这三种动态解耦控制策略进行研究,分析各控制方式对应的交叉耦合传递函数,然后利用matlab绘制bode图定量分析这三种动态解耦控制的解耦性能受电机电感参数、转速和电阻参数变化的影响程度。通过分析可知电压前馈解耦控制、内模控制、电流偏差解耦控制这三种动态解耦控制的解耦性能均对电机参数变化存在一定的敏感性,所以本文选用相对来说敏感性低且无复杂的参数整定过程的电流偏差解耦控制,并在此基础上引入滑模观测器,利用滑模观测器良好的跟踪特性,持续对电流误差值进行观测并补偿至电流控制器输出端,实现电流环直交轴间完全解耦,进一步提升系统鲁棒性,增强系统控制性能。最后,分别通过simulink软件平台和硬件实验平台对这四种动态解耦控制进行对比实验,从而验证本文所设计方法的动态解耦控制性能优良。
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