基于最大轉(zhuǎn)矩電流比的IPMSM控制系統(tǒng)研究.pdf

1、現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展對能源的高效利用要求越來越高，政府大力倡導(dǎo)節(jié)能減排并已出臺了相關(guān)政策。電機用電量占據(jù)總用電量很大的比例，電機運行能效的提高在工業(yè)和電動汽車行業(yè)有重要的研究和應(yīng)用價值。其中內(nèi)嵌式永磁同步電機(Interior Permanent Magnet Synchronous Motors,IPMSM)在功率密度、轉(zhuǎn)矩密度等多項性能指標上占有優(yōu)勢，控制策略針對不同的性能需求多樣化。IPMSM永磁體勵磁形式及放置形式在結(jié)構(gòu)上磁路不

2、對稱，當直軸電流不為零時，可以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，在控制策略中充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩電流比最大化，可以最小化電機銅損，提高電機轉(zhuǎn)矩輸出能力和能效。研究基于最大轉(zhuǎn)矩電流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)的IPMSM控制系統(tǒng)主要工作如下：
　　1．分析并設(shè)計利用空間電壓長度和角度生成空間矢量脈沖寬度調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)，給出了包括兩端和中

3、間對稱插如零矢量、插入死區(qū)的計算過程及分析死區(qū)效應(yīng)及補償策略。設(shè)計方法容易限制空間電壓矢量(us)幅值極限，減少了三角函數(shù)計算，容易避免電機失步或越步而抖動。
　　2．分析研究IPMSM磁阻轉(zhuǎn)矩最大化的本質(zhì)過程，分析公式計算法求MTPA解和輔助信號注入法實現(xiàn)MTPA控制策略的基本原理。在IPMSM數(shù)學(xué)模型下通過電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程推導(dǎo)MTPA狀態(tài)下期望值函數(shù)。利用函數(shù)關(guān)系在矢量控制基礎(chǔ)上設(shè)計MTPA控制策略。
　　3．分析了磁