永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的研究.pdf

1、永磁同步電機因其具有效率高、功率因數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡單等眾多優(yōu)勢，被大量應用于各個領域，尤其以城市軌道交通和電動汽車中使用最為廣泛。目前對永磁同步電機控制策略的研究主要有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩個方向。直接轉(zhuǎn)矩控制的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在魯棒性強、控制思想簡潔以及轉(zhuǎn)巨響快等方面。因此近幾年對直接轉(zhuǎn)矩控制的研究和應用越來越多。對直接轉(zhuǎn)矩控制的研究主要有這樣幾個方面：磁鏈觀測、低轉(zhuǎn)矩脈動技術、無位置傳感器技術以及本文重點研究的的弱磁控制。相比于電勵磁同步

2、電機，永磁同步電機的弱磁運行比較困難。提高永磁同步電機的弱磁運行能力，對于提高電機性能具有重要意義。本文的研究內(nèi)容如下：
　　(1)分析了直接轉(zhuǎn)矩控制中幾種傳統(tǒng)磁鏈觀測器的特點。對改進的幅值限定補償積分器的的原理和性能做了分析研究。通過仿真對比，證明了改進的幅值限定補償積分器與傳統(tǒng)純積分器相比，能有效的抑制因直流誤差信號引起的磁鏈漂移，提高了磁鏈觀測精度。
　　(2)提出了一種魯棒性自調(diào)節(jié)的MTPA(Maximum Torq

3、ue per Ampere，每安培最大轉(zhuǎn)矩)控制方法，該方法不依賴電機參數(shù)，具有較好的魯棒性，同時適合數(shù)字化控制。研究了如何將MTPA控制策略應用于直接轉(zhuǎn)矩控制中。分別以凸極式和隱極式永磁同步電機為研究對象，推導出二者的MTPA控制條件。通過仿真，將MTPA控制與恒磁通控制做對比。仿真結(jié)果證明，MTPA控制能有效減小電機輕載時的無功損耗，提高電機的運行效率。
　　(3)闡明了永磁體的去磁特性、永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的原理以及

4、實現(xiàn)方法。分析了直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制的穩(wěn)定性，認為轉(zhuǎn)矩角超出可控范圍是導致電機弱磁失控的根本原因。分析了負載率對電機弱磁運行能力的影響。提出了一種有轉(zhuǎn)矩角限幅控制的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩弱磁控制方法。仿真結(jié)果表明，對轉(zhuǎn)矩角的限幅控制能有效防止因轉(zhuǎn)矩角劇烈震蕩引起的失步失控，提高了深度弱磁時的穩(wěn)定性。電機的最高轉(zhuǎn)速可以達到5.5倍基速。
　　(4)對永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的DSP軟件系統(tǒng)做了設計。包括數(shù)字化磁鏈觀測器、主程序和A/D中斷