交流永磁电机转矩冲量平衡控制方法研究

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1、中图分类号：TM351论文编号：102870315-S085学科分类号：080804硕士学位论文交流永磁电机转矩冲量平衡控制方法研究研究生姓名周鹏飞学科、专业电力电子与电力传动研究方向交流电机控制指导教师邓智泉教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年三月I交流永磁电机转矩冲量平衡控制方法研究NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonTorqueImpulseBalanceContr

2、olMethodofAlternatingCurrentPermanentMagnetMotorAThesisinElectricalEngineeringbyZhouPengfeiAdvisedbyProf.DengZhi-quanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2015II南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢

3、的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：III交流永磁电机转矩冲量平衡控制方法研究摘要在电机调速系统中，矢量控制能够获得良好的稳态控制性能。直接转矩控制在此基础上实现了电机转矩的快速调节，加快了电机控制的动态调节性能。然而，传统的矢量控制和直接转矩控制的速度环上采用PI调节的方式

4、，而PI调节器的参数不能匹配各种条件下的动态过程，会对电机动态性能产生很大的影响。因此，本文将着重研究电机动态过程的控制方法，以改善传统控制的动态控制性能。首先，本文介绍了永磁同步电机的数学模型，在此基础上建立了永磁同步电机直接转矩控制数学模型；介绍了电容电荷平衡控制方法，将机械系统和电系统进行了机电类比，建立了两者之间的联系，为新的控制理论提供了理论依据。其次，本文在直接转矩控制和电容电荷平衡控制方法的基础上提出了转矩冲量平衡控制方法。该方法利用转矩冲量平衡控制原理以及最优矢量组合的思想精确地计算出电机在负载突加动态过程中所需要施加的前进矢量和零

5、矢量的时间以及切换的时刻，实现了动态过程的快速调节；为了仿真和实验的数字控制实现，结合电机数学模型，简化了控制算法，得到了转矩冲量平衡表达式。最后，为了验证理论的正确性，本文在一台6/19多齿容错永磁磁通切换实现直接转矩控制和转矩冲量平衡控制方法。介绍了永磁磁通切换电机的数学模型及工作原理，通过有限元仿真验证了其数学模型和永磁同步电机的一致性；在此基础上，搭建了永磁磁通切换电机直接转矩控制模型和永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制MTLAB模型和实验平台。仿真和实验结果表明不同的PI参数会影响直接转矩控制的动态控制性能，转矩冲量平衡控制方法能够最快速地

6、实现转速动态响应，提高系统的动态响应速度，验证了转矩冲量平衡控制方法的正确性。此外，本文将转矩冲量平衡的控制方法进行了拓展。推导了转矩负载突卸情况下的转矩冲量平衡表达式；搭建了在不同控制方法（矢量控制）下的转矩冲量平衡控制方法框图；将转矩冲量平衡控制方法拓展到不同的电机模型；将转矩冲量平衡控制思想应用于电机发电系统。关键词：永磁同步电机，永磁磁通切换电机，直接转矩控制控制，电容电荷平衡控制，转矩冲量平衡控制，转矩冲量平衡表达式IV南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTInamotorspeedcontrolsystem,vectorcontr

7、ol(VC)canobtainagoodstablecontrolperformance.Directtorquecontrol(DTC)whichisputforwardbasedonvectorcontrolcanrealizequickadjustmentoftorqueandimprovethedynamicregulationperformanceofmotorcontrol.However,thereisaPIregulatorexitsatthespeedloopofconventionalVCandDTC.Theparameters

8、ofthePIregulatorcanmakegreatinfluenceonthemotordynamicperform