不平衡负载下盘式双转子对转永磁同步电机优化转矩控制

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1、学校代号10532学号S150900697分类号TM921密级公开硕士学位论文不平衡负载下盘式双转子对转永磁同步电机优化转矩控制学位申请人姓名向琪培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称罗德荣副教授学科专业电气工程研究方向电力电子与电力传动论文提交日期2018年4月学校代号：10532学号：S150900697密级：公开湖南大学硕士学位论文不平衡负载下盘式双转子对转永磁同步电机优化转矩控制学位申请人姓名：向琪导师姓名及职称：罗德荣副教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年5月20日答辩委员会主席：王辉教授Op

2、timizedDirectTorqueControlforAxial-fluxPermanentMagnetSynchronousMotorwithContra-rotatingRotorsunderUnbalancedLoadsConditionByXIANGQiB.E.(NortheastForestryUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGra

3、duateschoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorLuoDerongJune,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或

4、机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本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和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密。(请在以上相应方框内打”√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I不平衡负载下盘式双转子对转永磁同步电机优化转矩控制摘要随着海洋科学的发展，人类对于海洋设备的科技含量要求也越来越高。海洋设备最主要的动力来源就是螺旋桨，而螺旋桨最主要的动力来源，就是感应电机。本文研究了不平衡负载下一种新研发的螺旋桨用盘式双转子对转永磁同步

5、电机的优化转矩控制方案。论文首先介绍了该双转子对转电机的工作原理以及机械结构，随后以传统的永磁同步电机为基础，构建了其数学模型，为接下来的优化控制方案奠定了基础。本文接下来介绍了直接转矩控制策略在传统永磁同步电机控制方案中的应用，在该技术的基础上，介绍了一种以控制转矩角相位差为策略的对转电机控制方案，该方案通过实时检测对转电机双边转子的位置，从而通过转矩角控制空间上相对落后的单边转子，实现双转子的来回切换控制。随后本文对其控制方案进行了MATLAB仿真实验，仿真结果表明该方案在两边不平衡负载相差较大时并不可行，并且该方案进一步放大了传统直接转矩控制磁链和转矩的脉动较大的

6、缺陷。在传统的直接转矩控制中，始终存在着逆变器的开关频率过低的问题，而转矩角相位差控制方案的加入，使得平均到单边转子的开关频率进一步降低，更加恶化了控制性能。由于开关频率过低的问题，本文进一步引入了模糊控制的概念，并利用模糊控制器代替了传统的滞环控制器，以期望提高系统对于转矩和磁链的动态响应速率与开关频率。随后进行了MATLAB仿真实验，实验结果发现模糊控制对于系统的稳定性有了一定的提升，但在负载突变时依旧不能很好地做出响应，其原因是隶属度函数的选取缺乏经验以及模糊规则的制定不够完善。然后本文继续以解决开关频率过低的问题为切入点，在转矩角相位差控制方案的基础上，将滑模控

7、制以及空间电压矢量控制引入到了传统的直接转矩控制方案中，通过系统达到滑模状态时的快速切换，提高了系统的响应速度与开关频率。随后对基于滑模控制的对转电机直接转矩控制方案进行了MATLAB仿真实验，实验结果表面了，优化后的控制方案在不平衡负载下稳定可靠，切实可行。最后，以TI公司的DSP芯片F28335为控制芯片，搭建了实验平台。随后以基于转矩角相位差的对转电机模糊转矩控制和基于转矩角相位差的对转电机滑模转矩控制为基础，应用TI公司的CCS6.1软件进行了两套控制程序的编写，并在样机上进行了实验。实验结果验证了本文对于直接转矩控制的优化方案切