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双三相永磁同步电动机驱动控制系统的研究

作　者: 赵兴涛
导　师: 杨贵杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 双三相永磁同步电动机数学模型矢量控制仿真 XE164
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

相对于传统的三相电机,多相电机具有可实现低压大功率、转矩脉动小和可靠性高等突出优点,在供电电压受限但又要求高功率等级和可靠性的场合,如船舶推进系统、电动车牵引系统、核电站水循环系统等,多相电机由于其优越的性能而得到了高度的重视。然而,作为一门新技术,关于多相电机驱动系统的研究尚没有形成完整的理论体系和成熟的工程应用技术,从而限制了其推广和应用。本文选择六相双Y移30°绕组永磁同步电动机为研究对象,详细分析了其数学模型和工作原理,提出了一种新的控制方法,并最终开发出一套高性能、高可靠性的双三相永磁同步电机驱动系统。该系统的实现将在多相电机驱动系统研究领域具有一定的理论和实践意义。论文首先建立了双三相永磁同步电动机在自然坐标系下的数学模型,介绍了其电感参数的分析方法,详细推导了其坐标变换过程,得出其在d-q坐标系下的数学模型,根据戴维南等效方法,建立了其单绕组数学模型和等效电路。该模型与传统三相永磁同步电动机的数学模型在形式上完全相同,从而为三相电机一些成熟的控制方法应用到六相电机奠定了理论基础。其次,分析了双三相永磁同步电动机的矢量控制策略,基于其单绕组模型,提出一种新的控制方法,该方法减少了控制量的个数,节省了控制资源,并且可以通过工程设计方法设计调节器。利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了其驱动控制系统仿真模型,仿真结果表明该控制方法是正确的,同时也证明了双三相永磁同步电动机比三相电机具有更优越的性能。最后,针对双三相永磁同步电动机驱动系统地特点,基于单片机XE164设计硬件电路,搭建实验平台,编写软件程序,实验验证了基于双三相永磁同步电动机单绕组模型的矢量控制方法是可行的,并且具有优越的动态和稳态性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-12
  1.2 多相电机及其驱动控制系统的发展及研究现状  12-16
    1.2.1 多相电机本体的发展  12-13
    1.2.2 多相电机建模的研究  13-14
    1.2.3 多相电机驱动控制策略的研究  14-16
    1.2.4 多相电机容错控制技术的研究  16
  1.3 课题的主要内容和安排  16-18
第2章双三相永磁同步电动机数学模型  18-35
  2.1 引言  18
  2.2 电机绕组相数的定义  18-19
  2.3 自然坐标系下双三相永磁同步电动机数学模型  19-21
  2.4 电感参数的计算  21-25
    2.4.1 定子绕组自感  22-23
    2.4.2 定子绕组互感  23-25
  2.5 旋转坐标系下双三相永磁同步电动机数学模型  25-34
    2.5.1 基于双d-q 的坐标变换  25-31
    2.5.2 基于空间向量解耦的坐标变换  31-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章双三相永磁同步电动机控制系统设计与仿真  35-53
  3.1 引言  35
  3.2 双三相永磁同步电动机矢量控制原理  35-38
  3.3 双三相永磁同步电动机矢量控制系统仿真模型的建立  38-40
  3.4 双三相永磁同步电动机矢量控制系统的设计  40-47
    3.4.1 双三相永磁同步电动机矢量控制系统频域模型的建立  40-42
    3.4.2 电流环分析与设计  42-45
    3.4.3 速度环分析与设计  45-47
  3.5 仿真结果分析  47-52
  3.6 本章小结  52-53
第4章双三相永磁同步电动机驱动控制系统实现  53-65
  4.1 引言  53
  4.2 系统硬件设计  53-58
    4.2.1 微处理器最小系统设计  54-56
    4.2.2 电流检测电路设计  56-57
    4.2.3 位置检测电路设计  57-58
    4.2.4 过流保护电路  58
  4.3 系统软件设计  58-61
  4.4 系统实验结果分析  61-64
  4.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-71
附录  71-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-74
致谢  74

双三相永磁同步电动机驱动控制系统的研究

内容摘要

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