第章稀土永磁bldcm的数学模型及其性能影响分析

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1、PerformanceanalysisandkeytechnologyresearchofrareearthpermanentmagnetBrushDCmotor硕士学位论文题目稀土永磁无刷直流电机性能分析与关键控制技术研究作者代传波完成日期2016年05月10日学科门类工学专业材料加工工程研究方向机电控制指导教师汪华章副教授学院（系、部）电气信息工程学院授予学位日期年月日PerformanceanalysisandkeytechnologyresearchofrareearthpermanentmagnetBrushDCmotor摘要Performanceanalysisand

2、keytechnologyresearchofrareearthpermanentmagnetBrushDCmotor稀土永磁无刷直流电机（BrushlessDCmotor，BLDCM）有着体积小、质量轻、结构简单、功率密度高，及便于控制等优势，在汽车电子、航空航天以及家电等各个领域中普遍使用。但是在其运行过程中，较易出现由电流换相引起的转矩脉动与积分饱和现象，进而制约了其在高性能场合中的普遍使用。因此，文章通过对永磁材料电动机的性能分析，进一步深入研究稀土永磁无刷直流电机的关键控制技术，以提升其动静态性能。首先，基于数学模型研究永磁材料与控制方式对BLDCM性能的影响，通过研究

3、几种常用永磁材料的特性，进一步分析永磁材料对BLDCM性能影响。针对不同永磁材料电动机的性能进行比较分析，分析表明钕铁硼BLDCM在性能上有很大的优势，在此基础上，再利用磁路分析法对BLDCM的性能作进一步的分析。其次，在电机数学模型的基础上，探讨了稀土永磁BLDCM换相转矩的抑制原理，并提出积分变结构关键控制技术来抑制转矩脉动，以增强系统性能。又由于其在换向控制时易产生有限直流电压链路环节中的负效应，因而基于稀土永磁BLDCM积分变结构控制系统又提出模糊PID关键控制技术，来进一步提高系统的控制性能。最后，由于在稀土永磁BDLCM积分变结构控制系统中，采用的是以速度环为主的PI

4、控制器，在换向控制期间，不管是两相开关切换模式还是三相开关切换模式，控制都较易出现饱和限制。鉴于此，对传统PI控制器进行改进，提出了一种基于积分变结构的稀土永磁BLDCM新型抗积分饱和PI控制器，来验证在积分变结构控制系统中该控制器提高系统控制性能的优越性。关键词：永磁材料；稀土永磁无刷直流电机；关键控制技术；性能PerformanceanalysisandkeytechnologyresearchofrareearthpermanentmagnetBrushDCmotorPerformanceanalysisandkeycontroltechnologyresearchofra

5、reearthpermanentmagnetBrushDCmotorAbstractRareearthpermanentmagnetbrushlessDCmotorhastheadvantagesofsmallsize,lightweight,simplestructure,highpowerdensity,andeasytocontrol.Itiswidelyusedinautomotiveelectronics,aerospaceandhouseholdelectricalappliances.Butinthecourseofitsoperation,itiseasytoap

6、pearthetorquerippleandtheintegralsaturationphenomenoncausedbythecurrentcommutation,whichhasrestricteditsgeneraluseinhighperformanceoccasions.Therefore,throughtheanalysisoftheperformanceofthepermanentmagnetmotor,thekeycontroltechnologyoftherareearthpermanentmagnetbrushlessDCmotorisfurtherstudi

7、edinordertoimprovethedynamicandstaticperformanceofthepermanentmagnetbrushlessDCmotor.Firstly，basedonthemathematicalmodel,thispaperstudiestheinfluenceofpermanentmagneticmaterialsandcontrolmethodsontheperformanceofBLDCM.Bystudyingthecharacteris