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近年来,永磁同步电机(PMSM)以其结构简单、体积小、重量轻、高转矩/惯性比、高效率等优点,在数控机床、工业机器人以及航空航天等领域得到日益广泛的应用。
本文选取永磁同步电动机为研究对象,推导了统一混沌模型,并对统一混沌模型进行了动力学分析,由此为永磁同步电动机稳定运行提供非线性理论分析方法。
论文具体内容和创新如下:
(1)建立永磁同步电动机的混沌模型。从坐标变换原理出发,引入仿射变换方法,介绍了永磁同步电动机在不同运行状况下的两种混沌模型:模型1和模型2,并对混沌模型1和模型2进行了分析比较。此外,还将混沌建模推广到双绕组永磁同步电动机中,建立了双绕组永磁同步电动机混沌模型。
(2)永磁同步电动机的混沌化模型研究。对参数不处于混沌域的情况,对永磁同步电动机进行反混沌控制研究也即混沌化研究,得到混沌化模型1和混沌化模型2。由此结合(1)研究提出了永磁同步电动机统一的混沌模型,实现了将所有永磁同步电动机混沌模型及混沌化模型的统一。
(3)永磁同步电动机统一混沌模型的动力学分析。首先,讨论了统一混沌模型的平衡点,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了它的对称性和耗散性,研究了平衡点分岔特性;其次,基于能量壁垒原理,进行了混沌化系统局部分岔分析;最后应用特征指数的方法,计算永磁同步电动机混沌化模型的Lyapunov指数。
(4)永磁同步电动机混沌低频振荡现象探讨。主要对逆变器供电永磁同步电动机系统进行建模,归纳了系统低频振荡的影响因素,分析了逆变器与低频振荡的关系,重点讨论了低频振荡与永磁同步电动机混沌特性的关系。由此,进一步来研究永磁同步电动机的低频振荡的机理,进一步发展出新的控制策略,提高逆变器供电永磁同步电动机的运行性能。
论文最后对全文所展开的研究工作进行了总结,并指明了未来的研究方向。