论文部分内容阅读
在需要大功率的一些场合,三相电机由于额定功率的限制,往往很难满足要求。因此,多相电机被认为是传统电机最具潜力的替代品。相数增多,自由度也随之增加。利用这些特性,在设计电机驱动系统时,方法更加多样,手段更加灵活。为了使电机调速范围更宽、谐波含量可控,本文采用了双平面矢量控制技术。由于速度环响应不理想,引入了柔性变结构控制算法(FVSC)。最后,以TMS320F2812为核心构建电机实验平台,实现了本文所研究的控制算法。本文主要研究内容如下:首先分析了 BLDCM与PMSM的电磁转矩,引出了一种新型的五相PMSM(NFPMSM)。之后,基于经典的电机建模分析理论,推导了 NFPMSM在自然坐标系下的数学模型。为了使NFPMSM时变的参数常数化,引进了 N相系统的Park变换。着重分析了五相系统的谐波分布,得出谐波都分布在三个平面上。其中,两个平面对转矩的生成有帮助作用。因此,通过变换,得出了NFPMSM的双平面数学模型。然后深入研究了双平面矢量控制技术。指出了传统的单平面两矢量SVPWM的实现方法仅仅在α1-β1平面上有效,而在α3-β3平面上的矢量处于不可控状态。在这种背景下,研究了双平面四矢量SVPWM的实现方法。这种新的方法,使在α1-β1平面和α3-β3平面上的矢量都处于可控状态,并且减小了开关损耗,使波形变的平滑。因为α1-β1平面和α3-β3平面输出为交流量,而d-q平面和d3-q3平面输出为直流量。为了更容易观察α1-β1平面和α3-β3平面的矢量合成情况,决定在d-q平面和d3-q3平面上观察控制效果。从仿真结果中,可以得出双平面四矢量SVPWM控制算法具有很大的灵活性,在需要大转矩的地方,可以适量添加一些谐波;而在需要转矩平滑的地方,完全消除谐波。除此之外,还对速度环进行了优化,引进了一种新型的FVSC算法,以及根据NFPMSM的自身特点设计了与之适应的速度控制器。最后,在MATLAB/SIMULINK下,将传统PI控制系统作为对照,证明了 FVSC控制比PI控制更平稳且无超调量。最后研究了 NFPMSM双平面矢量控制的硬件和软件构成,在搭建好的NFPMSM实验平台上进行了实验,验证了 NFPMSM启动、加速和负载变化时的性能以及FSVC的控制效果。