低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機及其控制系統(tǒng).pdf

1、本文以低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機作為研究對象，從電機設計與控制技術(shù)相結(jié)合的角度出發(fā)，著重進行了永磁同步電機驅(qū)動控制和優(yōu)化設計兩方面的研究。
　　 首先基于坐標變換原理，詳細分析了永磁同步電機在靜止三相坐標系、靜止兩相以及旋轉(zhuǎn)兩相坐標系下的數(shù)學模型，深入討論了永磁同步電機電壓空間矢量控制方法，提出了基于矩陣變換器的永磁同步電機空間矢量調(diào)制策略。根據(jù)矩陣變換器的拓撲結(jié)構(gòu)特點，將交-交直接變換結(jié)構(gòu)矩陣變換器等效為由“虛擬整流器”和“虛擬逆

2、變器”組成的交-直-交結(jié)構(gòu)，深入分析了矩陣變換器的變換關(guān)系，推導出矩陣變換器的電壓、電流雙空間矢量PWM調(diào)制函數(shù)。
　　 為了驗證基于矩陣變換器的永磁同步電機空間矢量調(diào)制策略的可行性，以及調(diào)制方法的正確性，首先使用Matlab軟件平臺搭建了空間矢量調(diào)制的仿真模型，并以低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機作為被控對象，對矩陣變換器的輸入輸出特性進行分析。仿真結(jié)果表明，矩陣變換器輸出電壓的幅值和頻率獨立可調(diào)，實現(xiàn)了電機在寬廣范圍的連續(xù)可調(diào)、任意負

3、載下的輸入功率因數(shù)為1，且能實現(xiàn)能量的回饋，克服了傳統(tǒng)交-直-交變頻器驅(qū)動永磁同步電機所存在的輸入諧波大、輸入功率因數(shù)低、直流回路需要大的儲能電容等缺點。解決了傳統(tǒng)交-交變頻器存在的功率因數(shù)低、諧波污染嚴重以及調(diào)速范圍窄等問題，改善了永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的運行性能。
　　 在仿真的基礎上，搭建了基于矩陣變換器的永磁同步電機實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)以DSP為主控制器進行空間矢量調(diào)制，以FPGA為協(xié)處理器實現(xiàn)矩陣變換器開關(guān)函數(shù)的合成和四步換

4、流策略的實施，成功實現(xiàn)了對輸出電壓和輸入電流的同時調(diào)制，獲得期望的正弦輸入電流和輸出電壓，保證了永磁同步電機優(yōu)良的起動和調(diào)速性能。實驗結(jié)果表明，該控制器不僅具有永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速精確、動態(tài)響應快、魯棒性強等特點，同時還具有輸入、輸出電流諧波小、無中間滯留濾波電容、能量再生等特點。
　　 針對電機優(yōu)化設計中存在的高度非線性問題，本文提出了一種基于模糊專家系統(tǒng)的多目標粒子群算法，根據(jù)專家設計經(jīng)驗，構(gòu)建模糊專家系統(tǒng)，將專家經(jīng)驗融

5、合到粒子群速度方程中，引導支配子集更快地向最優(yōu)解方向運動，改善了多目標粒子群算法尋優(yōu)過程，提高了求解精度和收斂速度。同時，將電機優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為博弈問題，提出基于博弈論的電機優(yōu)化設計方法，從納什均衡解出發(fā)，運用策略性讓步博弈的思想綜合考慮各優(yōu)化目標，從非劣解集中搜索綜合最優(yōu)解，降低了電機開發(fā)難度、縮短了設計周期，為實現(xiàn)電機設計智能化奠定了基礎。針對加工、裝配過程中產(chǎn)生的誤差及實際應用中存在的干擾因素，在電機設計中引入穩(wěn)健設計的思想，采用信