永磁同步電機解耦控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、永磁同步電機具有氣隙磁密度高，體積小，功率因數(shù)高，起動轉矩大等特點，在高加速度、高速、高精的運動和控制領域得到廣泛的應用。隨著稀土永磁材料、電力電子技術、微處理器技術、永磁電機設計制造技術的不斷發(fā)展和進步，永磁同步電機控制技術成為了交流電機控制技術的一個新的發(fā)展方向，它的有效控制是國內外研究的熱點。因此，對于永磁同步電機系統(tǒng)的解耦控制研究有了實際意義。本文研究了永磁同步電機的解耦控制策略，并做了仿真研究，為實際應用提供了充分理論依據(jù)。<

2、br>　　矢量控制實現(xiàn)了電機定子電流勵磁分量與轉矩分量的解耦，但這僅實現(xiàn)了二者的靜態(tài)解耦，不能解除其動態(tài)耦合關系。針對永磁同步電機系統(tǒng)耦合問題，通過Park和Clarke坐標變換得到基于dq軸坐標的電機模型，在此旋轉坐標系上交流電機可等效成直流電機，文中重點研究基于dq軸坐標軸的永磁同步電機的非線性狀態(tài)方程數(shù)學模型。在此基礎上，應用解耦控制方法，實現(xiàn)永磁同步電機相電流和相電壓的解耦控制。本文研究了三種解耦控制方法的原理及實現(xiàn)方法:補償解

3、耦法、矩陣對角化法及狀態(tài)反饋解耦法。借助Matlab/Simulink仿真軟件，搭建了基于AC-DC變流器的雙定子永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)的仿真模型，在此模型中分別對三種解耦控制方法的解耦效果及其敏感性進行研究分析。包括發(fā)電機系統(tǒng)仿真、電壓電流控制器設計、PWM逆變器的的實現(xiàn)和解耦模塊方法的設計以及負載模塊的簡化模型。
　　通過測試數(shù)據(jù)對該控制系統(tǒng)的解耦性能、不同解耦方法的動靜態(tài)特性、電壓電流控制性能以及轉矩特性進行測試。結果表明，傳統(tǒng)

4、補償解耦控制方法簡易實現(xiàn)，但僅適用于單相永磁同步電機，應用范圍有限。矩陣對角化法能應用到多相永磁同步電機中，但該方法中需要的對高階系統(tǒng)矩陣求逆，實際工程難以實現(xiàn)。狀態(tài)解耦控制有效解決了感應電機的非線性、強耦合問題。使得四階的雙定子永磁同步耦合電機轉變?yōu)橐浑A解耦系統(tǒng)。狀態(tài)解耦控制方法不受對象耦合矩陣是否為非奇異矩陣的約束，應用范圍比前置解偶矩陣廣泛，且可以通過任意設定極點位置而建立不同響應時間常數(shù)下的系統(tǒng)模型，靈活性高。仿真表明在電機參數(shù)