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永磁辅助磁阻同步电机的动态控制研究

作　者: 郭宇
导　师: 艾永乐
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 永磁辅助磁阻同步电机电流控制器速度控制器 Matlab仿真负载转矩观测器
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

磁阻同步电机(RSM)具有较高的力矩密度和效率,以及无转子电流,转子损耗小,而且转子的制造成本也比较低,矢量控制方法相对简单。所以近年来倍受国内外专家学者的关注。但是由于磁阻同步电机的功率因数不高,在弱磁部分性能比较差等,为了解决这些问题,本文提出了一种解决方法,即将永磁体安装到磁阻同步电机的转子磁障内,提出了永磁辅助的磁阻同步电机的概念。该电机(110kW)作为牵引电机,应用于电力机车的牵引。本文推导出了PMA RSM的数学模型,并阐述了它的工作原理。然后,设计了电流控制器及速度控制器。该电流控制器可以确保PMA RSM稳定运行,既可应用于恒定场电流控制,也可应用于恒流角的电流控制中。应用有限元分析数据,获得了一个精确的电机仿真模型,并对其进行了仿真实验。本文设计的速度控制器是一个标准的PI控制器,也对其进行了仿真实验。本文主要是研究永磁辅助磁阻同步电机(PMA RSM)的动态控制问题。为了改善PMA RSM的动态性能,本文还调查了一种具有电流反馈补偿的负载转矩观测器,并考虑了两种结构,即降状态观测器和全状态观测器。根据PMA RSM的仿真模型,对观测器进行仿真实验,并给出实验结果。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 绪论  9-17
  1.1 引言  9-10
  1.2 磁阻同步电机的发展历史、研究现状和发展前景  10-13
  1.3 本文所做的工作  13-17
2 PMA RSM 的数学模型  17-33
  2.1 RSM 的数学模型  17-22
  2.2 PMA RSM 的数学模型  22-23
  2.3 RSM 和PMA RSM 的电流控制方法研究  23-31
    2.3.1 功率因数  23
    2.3.2 参数值  23-26
    2.3.3 RSM 和PMA RSM 的电流控制方法  26-31
  2.4 小结  31-33
3 电流控制器和速度控制器的设计研究  33-57
  3.1 电路模型的解耦过程  33-34
  3.2 电流响应  34-39
    3.2.1 开环电流响应  34-35
    3.2.2 闭环电流响应  35-36
    3.2.3 控制器的离散特性  36-39
  3.3 电流控制器的设计与仿真  39-47
    3.3.1 电流控制器的设计  39-40
    3.3.2 电流控制器的仿真实现  40-44
    3.3.3 电流控制器的改进及仿真实现  44-47
  3.4 速度控制器的设计与仿真实现  47-56
    3.4.1 速度控制器的设计  47-50
    3.4.2 速度控制器的仿真实现  50-53
    3.4.3 速度控制器的仿真结果  53-56
  3.5 小结  56-57
4 实验部分  57-91
  4.1 实验装置  57-62
    4.1.1 PMA RSM  57-58
    4.1.2 整流器  58
    4.1.3 泄放电路和报警电路  58-62
    4.1.4 负载系统  62
    4.1.5 逆变器  62
  4.2 实验测量  62-67
    4.2.1 直流母线电压和三相电流的测量  62-64
    4.2.2 电流、速度及转子位置测量  64-67
  4.3 负载转矩观测器  67-91
    4.3.1 选择负载转矩观测器的原因  67-69
    4.3.2 恒定场控制的RSM 的负载转矩观测器  69-73
    4.3.3 恒流角控制的RSM(或PMA RSM)的降状态观测器  73-80
    4.3.4 恒流角控制的RSM(或PMA RSM)的全状态观测器  80-91
5 结论与展望  91-93
  5.1 结论  91-92
  5.2 展望  92-93
参考文献  93-97
作者简历  97-99
学位论文数据集  99-100
详细摘要  100-102

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