【摘 要】
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随着科学与技术的发展,同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor,SynRM)转子结构得到不断优化,电机效率和功率密度高于异步电机,转矩脉动小于开关磁阻电机,且无永磁体,成本低于永磁同步电机,无退磁,运行速度范围宽,过载能力强,在风机、水泵、压缩机、电动汽车领域等领域得到广泛关注和应用。然而,同步磁阻电机的电感参数受到磁饱和和交叉饱和的影响,导致最大转矩电流比(MTPA
【基金项目】
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国家自然基金资助项目(编号:52177194、52107206); 陕西省杰出青年基金资助项目(编号:2020JC-40); 中国博士后科学基金面上项目(编号:2020M683524);
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随着科学与技术的发展,同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor,SynRM)转子结构得到不断优化,电机效率和功率密度高于异步电机,转矩脉动小于开关磁阻电机,且无永磁体,成本低于永磁同步电机,无退磁,运行速度范围宽,过载能力强,在风机、水泵、压缩机、电动汽车领域等领域得到广泛关注和应用。然而,同步磁阻电机的电感参数受到磁饱和和交叉饱和的影响,导致最大转矩电流比(MTPA)控制和弱磁控制策略动静态性能降低。因此,本文研究了考虑磁饱和的同步磁阻电机MTPA与弱磁控制策略,以提高同步磁阻电机MTPA与弱磁控制的控制精度和动态性能。本文首先构建了同步磁阻电机的数学模型,阐述了同步磁阻电机矢量控制系统,并分析了磁路饱和对电感参数的影响。当电机运行在基速以下时,研究同步磁阻电机MTPA控制策略,在分析了 MTPA控制原理的基础上,考虑了磁饱和对MTPA控制的影响,根据离线测量的电感参数建立了 MTPA查找表;并针对电感测量误差导致查找表精度低的问题,研究了基于在线搜索补偿查找表的同步磁阻电机MTPA控制策略,通过在线搜索补偿角度误差,以提高MTPA控制精度,具有更高的鲁棒性。其次,当电机运行在基速以上时,本文对最大电压限制与电流限制下的同步磁阻电机弱磁控制原理进行了分析推导,对不同运行区域的电流分配原理进行了阐述。考虑了磁饱和对同步磁阻电机弱磁控制的影响,研究基于电压反馈控制的同步磁阻电机弱磁控制策略,对基于电压反馈弱磁控制的电流分配策略进行设计;根据电感参数离线计算出考虑磁饱和后的最大转矩电压比(MTPV)角度,对传统MTPV电流轨迹进行优化,研究了基于最优MTPV电压反馈的同步磁阻电机弱磁控制策略,以拓宽速度运行范围,提高转矩输出能力。最后,本文在Matlab/Simulink仿真软件上和基于TMS320F28335的5.5kW同步磁阻电机实验平台上进行仿真和实验验证,仿真和实验结果验证了本文研究的基于在线搜索补偿查找表的同步磁阻电机MTPA控制策略和基于最优MTPV电压反馈的同步磁阻电机弱磁控制策略的正确性和有效性。
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