永磁同步電機(jī)解耦控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、永磁同步電機(jī)具有氣隙磁密度高，體積小，功率因數(shù)高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，在高加速度、高速、高精的運(yùn)動(dòng)和控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著稀土永磁材料、電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、永磁電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，永磁同步電機(jī)控制技術(shù)成為了交流電機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)新的發(fā)展方向，它的有效控制是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。因此，對(duì)于永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的解耦控制研究有了實(shí)際意義。本文研究了永磁同步電機(jī)的解耦控制策略，并做了仿真研究，為實(shí)際應(yīng)用提供了充分理論依據(jù)。<

2、br>　　矢量控制實(shí)現(xiàn)了電機(jī)定子電流勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量的解耦，但這僅實(shí)現(xiàn)了二者的靜態(tài)解耦，不能解除其動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系。針對(duì)永磁同步電機(jī)系統(tǒng)耦合問題，通過Park和Clarke坐標(biāo)變換得到基于dq軸坐標(biāo)的電機(jī)模型，在此旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上交流電機(jī)可等效成直流電機(jī)，文中重點(diǎn)研究基于dq軸坐標(biāo)軸的永磁同步電機(jī)的非線性狀態(tài)方程數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用解耦控制方法，實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)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(shí)現(xiàn)方法:補(bǔ)償解

3、耦法、矩陣對(duì)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(jī)系統(tǒng)的仿真模型，在此模型中分別對(duì)三種解耦控制方法的解耦效果及其敏感性進(jìn)行研究分析。包括發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真、電壓電流控制器設(shè)計(jì)、PWM逆變器的的實(shí)現(xiàn)和解耦模塊方法的設(shè)計(jì)以及負(fù)載模塊的簡(jiǎn)化模型。
　　通過測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)該控制系統(tǒng)的解耦性能、不同解耦方法的動(dòng)靜態(tài)特性、電壓電流控制性能以及轉(zhuǎn)矩特性進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，傳統(tǒng)

4、補(bǔ)償解耦控制方法簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)，但僅適用于單相永磁同步電機(jī)，應(yīng)用范圍有限。矩陣對(duì)角化法能應(yīng)用到多相永磁同步電機(jī)中，但該方法中需要的對(duì)高階系統(tǒng)矩陣求逆，實(shí)際工程難以實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)解耦控制有效解決了感應(yīng)電機(jī)的非線性、強(qiáng)耦合問題。使得四階的雙定子永磁同步耦合電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑A解耦系統(tǒng)。狀態(tài)解耦控制方法不受對(duì)象耦合矩陣是否為非奇異矩陣的約束，應(yīng)用范圍比前置解偶矩陣廣泛，且可以通過任意設(shè)定極點(diǎn)位置而建立不同響應(yīng)時(shí)間常數(shù)下的系統(tǒng)模型，靈活性高。仿真表明在電機(jī)參數(shù)