永磁同步电机交叉解耦控制仿真研究

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1、永磁同步电机交叉解耦控制仿真研究SimulationStudyontheDecouplingControlofPermanentMagnetSynchronousMotor领域：电气工程研究生：刘涛指导教师：陈炜副教授企业导师：金雪峰天津大学电气自动化与信息工程学院2017年11月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使

2、用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：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天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据中文摘要永磁

3、同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM）是一类定子具有异步电动机交流绕组结构和特性，而转子采用永磁体实现励磁的电机。在永磁同步电动机中，气隙磁通的生成是通过转子表面或内部配置的永久磁铁所产生的。相比传统的异步电动机，这种结构可以使永磁同步电机达到更高的效率。此外，永磁同步电机具有许多关键特性，如：高可靠性、低电磁干扰（ElectroMagneticInterference,EMI）、高瞬态响应性能，可实现无速度传感器控制，低转矩脉动、高转速平稳性，可实现高性能位置控

4、制。目前，对于永磁同步电机，最流行的控制策略为磁场定向控制算法，其通过坐标变换理论，将三相静止坐标系下的电机瞬态数学模型，变换到转子dq轴旋转坐标系下，大幅简化了电机模型的复杂度。在此基础上，利用比例积分控制器（ProportionalIntegralController,PIController），对转子磁链和电磁转矩进行分别的控制，从而保证电机转矩跟随给定值变化。传统磁场定向控制算法采用dq旋转坐标系下的电压微分方程和磁链微分方程作为数学模型，同时采用PI控制器进行控制，整个控制策略具有控制结构简单，稳态

5、运行下精度较高的优点。但是，由于永磁同步电机数学模型中固有的耦合关系，同时PI控制器无法对数学模型进行解耦，因此传统控制算法存在动态响应速度慢，参数调节繁琐等缺点。本文在传统基于PI控制器的磁场定向控制算法的基础上，在控制结构中加入了交叉解耦算法，分析和研究了交叉解耦算法对永磁同步电机控制性能的影响。在此基础上，利用MATLAB/SIMULINK软件搭建了仿真模型，对分析得出的结果进行了仿真验证。仿真结果表明，相比传统算法，采用交叉解耦算法的永磁同步电机控制系统具有更快的电流动态响应速度，同时算法简单易于实现

6、，而且，在负载突变情况下，电磁转矩和转速的动态调整时间也明显缩短。关键词：永磁同步电机，交叉解耦，比例积分控制，动态响应性能I万方数据万方数据ABSTRACTThePermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)isatypeofelectricmachinewhichhasstatorlikeaninductionmotorandtherotorwithpermanentmagnets.InPMSM,airgapmagneticfluxisgeneratedbyusingthepe

7、rmanentmagnetplacedontherotor.ThisstructuremakesthePMSMspossibletoreachhigherefficiencythanthetraditionalinductionmotor.Moreover,PMSMhasmanykeyfeatures,suchashighreliability,lowEMI,hightransientperformance,sensorlessspeedcontrolpossible,smoothrotationwithou

8、ttorqueripple,appropriateforpositioncontrol.Atpresent,asforthePMSMs,themostpopularcontrolstrategyisthefieldorientedcontrolalgorithm.Incontrolalgorithm,withthecoordinatetransformationtheory,themathemati