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永磁同步电机的齿槽转矩优化和控制系统研究

作　者: 上官景仕
导　师: 范承志
学　校: 浙江大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 永磁同步电机 齿槽转矩 SVPWM RBF神经辨识
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 14次
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内容摘要


随着永磁材料及其相关技术的飞速发展,永磁同步电机以其结构简单,高性能、维护方便等优点,在现代工业控制系统中被广泛应用。论文利用电磁场有限元法(MAXWELL)对旋转永磁同步电机结构进行分析和优化,提出磁极偏移和槽口宽度优化相结合的方法来减小齿槽转矩,通过采用遗传算法对转子磁极结构进行综合优化,在减小齿槽转矩的同时减小对输出转矩的影响,并利用仿真对方法的有效性进行验证。论文分析了永磁同步电机的矢量控制原理,在MATLAB/SIMULINK下构建系统仿真模型,针对传统数字PID控制的缺点和不足,引入了智能PID控制,提出神经网络算法与模糊控制相结合的在线整定PID参数的算法,使得调速系统具有更好的速度响应与稳定转速,仿真结果显示改进控制算法比传统PID控制具有更好的控制效果。同时提出了针对带有增量式编码器的PMSM的转子初始位置检测算法,分析算法的搜索策略并进行仿真验证算法的优越性。在仿真基础上,搭建基于DSP2812控制芯片的硬件系统,分析了系统中各个模块的设计原理,并进行样机的实验分析。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目次  6-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 永磁电机的分类与特点  9-10
  1.2 永磁电机的发展前景  10-11
  1.3 交流驱动系统研究现状  11-12
  1.4 交流驱动系统发展趋势  12
  1.5 论文的主要研究内容  12-13
  1.6 本章小结  13-14
第二章 永磁同步电机的齿槽转矩分析与优化  14-28
  2.1 永磁电机齿槽转矩的产生与危害  14
  2.2 齿槽转矩的分析方法  14-15
  2.3 齿槽转矩的优化方法  15-17
  2.4 齿槽转矩的解析法分析与优化方法研究  17-27
    2.4.1 永磁电机齿槽转矩的解析推导  17-19
    2.4.2 磁极偏移结合槽口宽度对齿槽转矩的优化  19-22
    2.4.3 基于遗传算法对齿槽转矩的优化  22-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 永磁同步电机的矢量控制系统  28-36
  3.1 矢量控制原理  28-30
    3.1.1 坐标变换  28-29
    3.1.2 表面式永磁同步电机的数学模型  29-30
  3.2 空间矢量控制(SVPWM)  30-34
  3.3 标幺值确定  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 永磁同步电机矢量控制系统的MATLAB建模  36-42
  4.1 永磁同步电机矢量控制系统模型的建立  36-39
    4.1.1 永磁同步电机控制系统MATLAB仿真模型  36-37
    4.1.2 各个模块的具体结构  37-39
  4.2 系统性能仿真  39-41
  4.3 本章小结  41-42
第五章 基于模糊控制改进的神经网络控制  42-55
  5.1 传统PID控制器原理  42
  5.2 结合模糊控制的改进RBF神经网络自整定PID  42-48
    5.2.1 RBF神经网络结构及其学习算法  42-46
    5.2.2 模糊控制整定学习步长  46-48
  5.3 仿真验证与传统PI控制比较  48-54
  5.4 本章小结  54-55
第六章 转子初始位置检测研究  55-65
  6.1 强制定位法  55-56
  6.2 基于估算转矩对转子位置的检测方法  56-64
    6.2.1 转矩估算  57-59
    6.2.2 算法搜索过程  59-61
    6.2.3 仿真验证  61-64
  6.3 本章小结  64-65
第七章 永磁同步电机控制系统的硬件设计  65-75
  7.1 永磁同步电机控制系统的软硬件设计  65-71
    7.1.1 TMS320F2812简介  65
    7.1.2 逆变器模块  65-66
    7.1.3 电流采样模块  66-68
    7.1.4 光电编码器  68-69
    7.1.5 DSP指令系统与软件开发环境  69
    7.1.6 SVPWM问题  69-70
    7.1.7 控制程序编写  70-71
  7.2 系统实验  71-74
  7.3 本章小节  74-75
总结与展望  75-76
致谢  76-77
文章发表与录用情况  77-78
参考文献  78-80

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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