低速永磁电机振动抑制控制策略研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文低速永磁电机振动抑制控制策略研究ResearchonLow-speedPMSMVibrationSuppressionControlStrategy范倩电气工程学院作者：单位：指导教师：夏加宽教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月2日学位授予单位：沈阳工业大学摘要逆变器非线性特性和气隙磁场畸变引起的齿槽转矩，使永磁同步电动机(PMSM)运行时电流中含有大量谐波。以一种非正弦波的形式供电，电机运行在一定频率范围，导致径向电磁力波频率与定子或转子某些固有频率重合而发生共振，从而产生较大的振动，导致系统不稳定运行。因此PMSM电

2、磁振动问题已成为国内外学者研究重点。由于IGBT的非线性特性，同一桥臂互补PWM脉冲需加入死区时间，死区时间的加入导致电流中含有大量谐波，产生较大振动，低速时更明显。本文从控制角度出发，提出一种死区补偿算法降低电流中谐波成分，从而达到减振目的。首先，本文推导了PMSM运行谐波数学模型，分析了电磁转矩与谐波的关系、SVPWM原理及实现方式。搭建带有死区时间PMSM变频调速系统仿真模型，分析了不同频率下死区时间对电流的影响。其次，对死区时间引起的电流谐波进行分析。提出采用电流预测法和电流矢量法来判断电流极性，通过时间脉冲补偿法来抑制死区时间对电流谐波的影响。最后搭建基于时间脉冲补偿法PM

3、SM控制系统仿真模型，电机运行在不同频率、转速下，对比死区补偿前后相电流波形及频谱分析。再次，搭建实验平台，整个控制系统由硬件电路和软件程序两部分组成。硬件部分主要分为四块电路板：功率变换电路板、开关电源电路板、错误故障保护电路板和脉动驱动控制电路板。芯片采用TMS320F2812，开发环境CCS3.3，按模块化分析了程序流程图，编写基于SVPWM加入死区补偿算法PMSM控制程序，并根据模块化进行调试。最后，使用BVM-300-4M振动测试仪，测量补偿前后电机端盖和安装板处的振动加速度，同时对比补偿前后电机相电流的波形。且该算法不需增加任何硬件和离线实验测量，可应用于工程实践。关键词

4、：空间电压矢量，时间脉冲补偿法，谐波抑制，死区时间，永磁同步电动机IAbstractThereisalargenumberofcurrentharmonicscausedbythemotorairgapmagneticfielddistortionandthenonlinearcharacteristicsoftheinverter.Withanon-sinusoidalpowersupply,themotorwillruninacertainfrequencyrange.,notintheexpectedstate.Andwhenthefrequencyoftheelectroma

5、gneticforcewaveiscoincidewiththefrequencyofthemotorsystem,andlargervibrationandnoisewillbeproduced.ThereforePMSMelectromagneticvibrationproblemhasbecomethefocusedpointofdomesticandforeignscholars.BecauseofthenonlinearcharacteristicsoftheIGBT,thedeadtimemustbeaddedintothesamebridgearmcomplementa

6、ryPWMpulse.Deadtimecausesharmonic,thusresultingingreatervibration,especiallyatlowspeed.Fromtheviewpointofcontrol,dead-timecompensationalgorithmisproposedtoreducecurrentharmoniccomponents,soastoachievethepurposeofvibrationreduction.First,PMSMharmonicmathematicalmodelisderived.Andtherelationshipb

7、etweentheelectromagnetictorqueandharmonics,SVPWMprincipleandimplementationareanalyzed.Besides,PMSMvariablefrequencyandvariablespeedsystemsimulationmodelwithdeadtimeisestabished,andthesimulationresultsareanalyzed.Second,itisanalyze