永磁同步电机解耦控制系统的研究与设计

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）永磁同步电机解賴控制系统的研究与设计杨贵，．■．／：．■．．■’．．？：．‘．－？－．－？士：．、…：：厂：ｉ？：：：■■、二：：二；－二—０五年五月：１１８４５分类号：ＴＭ７２１学校代号ＵＤＣ；密级：学号：２１１１２０４００９广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）永磁同步电机解頼控制系统的研究与设计杨贵指导教师姓名：彭显刚副教授、职称专业或领域名称：电气工程学生所属学院

2、：自动化学院论文答辩日期：２０１５年５月３０日ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｎｏｆａＰＭＳＭｇＤｅｃｏｕｌｉｎＣｏｎｔｒｏｌＳｎｔｈｅｓｉｓｐｇｙＭ＇ａｓｔｅｒｓｄｅｒｅｅｓＣａｎｄｉｄａｔｅ；ＹＡＮＧＧｕｉｇ－Ｓｕｅｒｖ：ｏｃｐｉｓｏ

3、ｒＡｓｓｉａｔｅＰｒｏｆ．ＰＥＮＧＸｉａｎｇａｎｇＭａ２０１５ｙＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ，ＧｕａｎｄｏｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ５１０００６ｇｇ，，ｉｍ摘要永磁同步电机具有气隙磁密度高，体积小，功率因数高，起动转矩大等特点，在高加速度、高速、高精的运动和控制领域得到广泛的应用。随着稀土永磁材料、电力电子技术、微处理器技术、永磁电机设计制造技术的不断发展和进步，永磁同步电机控

4、制技术成为了交流电机控制技术的一个新的发展方向它的有效控制是国内外研究的，热点。因此，对于永磁同步电机系统的解親控制研究有了实际意义。本文研究了永磁同步电机的解稱控制策略，并做了仿真研究，为实际应用提供了充分理论依据。矢量控制实现了电机定子电流励磁分量与转矩分量的解賴，但这仅实现了二者的静态解親，不能解除其动态稱合关系。针对永磁同步电机系统親合问题，通过Ｐａｒｋ和Ｃｌａｒｋｅ坐标变换得到基于ｄｑ轴坐标的电机模型，在此旋转坐标系上交流电机可等效成直流电机，文中重点研究基于而轴坐标轴的永磁同步电机的非线性状态方

5、程数学模型。在此基础上，应用解親控制方法，实现永磁同步电机相电流和相电压的解親控制。本、文研究了三种解稱控制方法的原理及实现方法：补偿解稱法矩阵对角化法及状态反馈解親法－ＤＣ。借助Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件，搭建了基于ＡＣ变流器的双定子永磁同步发电机系统的仿真模型，在此模型中分别对三种解稱控制方法的解親效果及其敏感性进行研究分析。包括发电机系统仿真、电压电流控制器设计、ＰＷＭ逆变器的的实现和解稱模块方法的设计以及负载模块的简化模型。通过测试数据对该控制系统的解稱性能、不同解親方法的动静态特性

6、、电压电流控制性能以及转矩特性进行测试。结果表明，传统补偿解親控制方法简易实现，但仅适用于单相永磁同步电机，应用范围有限。矩阵对角化法能应用到多相永磁同步电机中，但该方法中需要的对高阶系统矩阵求逆，实际工程难以实现。状态解親控制有效解决了感应电机的非线性、强賴合问题。使得四阶的双定子永磁同步親合电机转变为一阶解稱系统。状态解親控制方法不受对象親合矩阵是否为非奇异矩阵的约束，应用范围比前置解偶矩阵广泛，且可以通过任意设定极点位置而建立不同响应时间常数下。的系统模型，灵活性高仿真表明在电机参数没有改变时，状

7、态反馈解親法与矩阵对角化法达到同样的解稱效果，；在电机参数发生改变时状态反馈解耦法相比矩阵对角化法的有敏感性低，、抗干扰性强优势并在工程上有效解决稱合问题。证实所设计的基于ＡＣ－ＤＣ变流器的双定子永磁同步电机系统的实际可行性。Ｉ广东工业大学硕士学位论文关键词：而坐标轴，状态反馈，解親控制，永磁同步发电机ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＰＭＳＭｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｅｓ：ｓｔｒｏｎａｉｒｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔ，ｓｍａｌｌｓｉｚｅ，ｈｉｈｏｗｅｒｆａｃｔｏｒａｎｄ

8、ｇｇｙｇｐｕｓｂｅｅｓｅａｃｃｅｒ－ｅｅｄ－ｒｅｃｖｅｌａｒｅｓｔａｒｔｉｎｔｏｒｅｈａｎｕｄｉｎｈｉｈｌｅａｔｉｏｎｈｉｈｓｈｉｈｉｓｉｏｎｄｒｉｇｑ，ｇ，ｇｇｐ，ｇｐｃｏｎｒｏ－ｔｌｗｉｄｅｌ．Ａｓｔｈｅｒａ