基于dspace的永磁同步电机宽调速运行控制系统研究与实现

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1、分类号密级UDC编号上海电机学院硕士学位论文基于dSPACE的永磁同步电机宽调速运行控制系统研究与实现RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFWIDEVARIABLESPEEDRANGECONTROLFORPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORBASEDONdSPACE硕士研究生杨明亮学号126001010117校内导师刘军教授企业导师张铭杰、徐志明高级工程师工程领域电气工程申请学位工程硕士所在单位电气学院答辩日期2015年01月19日授予学位单位上海电机学院上海电机学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交

2、的学位论文《基于dSPACE的永磁同步电机宽调速运行控制系统研究与实现》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电机学院硕士学位论文基于dSPACE的永磁同步电机宽调速运行控制系统研究与实现摘要永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor）是数控机床和电动汽车的核心部件，高速化是

3、数控系统及电动汽车未来发展的主要趋势之一。高性能数控机床PMSM主轴控制系统希望具有较宽的调速范围，同时在高速运行时具有较强的带载能力。弱磁控制技术是实现PMSM宽调速运行的典型手段，也是当前研究的一个热点。本文主要研究实现数控机床PMSM主轴控制系统宽调速运行的弱磁控制方法，针对目前广泛使用的两种弱磁控制方法所存在的问题做出改进，通过dSPACE半实物实时仿真系统搭建PMSM实验平台进行实验验证。首先，构建基于电压反馈的PMSM宽调速运行控制系统，对传统电压反馈弱磁控制进行理论分析和仿真研究。针对传统电压反馈弱磁控制方法电流波动大，高速运行时带

4、负载能力弱。结合前馈控制响应速度快的优点，提出电流自适应调节弱磁控制方法，通过仿真实验表明该方法可以有效提高PMSM弱磁性能。其次，构建基于超前角的PMSM宽调速运行控制系统，由于传统电流超前角弱磁控制方法定子电流波动较大，高速稳定性差，无法满足高性能伺服系统要求。研究通过转速差获取超前角和通过电压差获取超前角两种直接获取超前角的方法，通过仿真结果表明两种方法能够有效抑制电流波动，保证PMSM高速稳定运行。最后，建立以dSPACE半实物实时仿真系统为核心的PMSM实验平台。设计驱动系统硬件电路，包括主电路、控制电路和PWM调理电路等。通过搭建的P

5、MSM实验平台对基于超前角的几种弱磁控制方法进行实验验证。实验结果表明本文研究的弱磁控制方法能够有效提高PMSM-I-上海电机学院硕士学位论文宽调速运行性能，满足高性能数控机床PMSM主轴控制系统要求，实验过程表明应用dSPACE系统进行控制系统开发，能够显著提高开发效率，缩短项目研发周期。关键词：dSPACE，弱磁控制，空间矢量控制（SVPWM），永磁同步电机-II-上海电机学院硕士学位论文RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFWIDEVARIABLESPEEDRANGECONTROLFORPERMANENTMAGNETSYNC

6、HRONOUSMOTORBASEDONdSPACEABSTRACTThePMSMisthecorecomponentofnumericalcontrolmachineandelectricvehicles.Highspeedisthemaintrendofnumericalcontrolmachineandelectricvehiclesinthefuture.InordertomakethePMSMhaveawidespeedrangeandastrongloadcapacityunderthelimitofinvertercapacity,w

7、eakeningcontrolstrategyisoneofthehotspotsintheresearchofPMSM.ThispaperfocusesonthefluxweakeningcontrolmethodswhichcanachievewidespeedrangeofPMSMinCNCmachinespindlesystem.Inordertosolvetheproblemoftwokindoffluxweakeningcontrolmethods,thispaperproposessomeimprovedmethodsandbuil

8、dsaPMSMexperimentalsystembasedondSAPCE.Firstly,thispaperbuildsthePMS