开题报告--永磁同步电机

1、永磁同步电机矢量控制系统关键永磁同步电机矢量控制系统关键 问题及实验研究问题及实验研究 主要内容主要内容 1.课题背景及研究意义 2.国内外研究现状 3.研究的主要内容 4.关键技术 5.研究方法 6.技术方案 7.预期目标 8.创新点 9.工作计划 2/22 1.本课题的背景及研究意义本课题的背景及研究意义（1/2） (1)研究背景 3/22 (2)研究意义 1.本课题的背景及研究意义本课题的背景及研究意义（2/2） 矢量控制和直接转矩控制是调速系统中比较成熟的控 制技术，在PMSM调速系统中，矢量控制是一种相对 更好的控制技术。 本课题采用矢量控制方案，此方案能够实现电动机的 解耦控制，控

2、制简单、获得类似直流电机的调速性能。 4/22 2.国内外研究现状国内外研究现状（1/3） 国外研究现状国外研究现状 5/22 国内研究现状国内研究现状 2.国内外研究现状国内外研究现状（2/3） 6/22 l 永磁同步电机的控制算法对比 2.国内外研究现状国内外研究现状（3/3） 7/22 1王鑫,李伟力,程树康. 永磁同步电动机发展展望J. 微电机,2007,05:69-72. 2姜飞荣.永磁同步电机伺服控制系统研究D.浙江大学,2006. 3李静，程小华.永磁同步电机的发展趋势J.防爆电机，2009, (OS): 1-4 4赵光宙，刘栋梁.交流伺服系统及其控制策略综述J.电气时代，200

3、6, (2): 38-41 5刘军，俞金寿.永磁同步电机控制策略.上海电机学院学报，2007，10(3). 6王丰尧.滑模变结构控制M.北京:机械工业出版，1995. 7王庆龙,张兴,张崇巍.永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识 J.中国电机工程学报,2014,06:897-902. 8 Mohamed A S,Zaky M S,Ashraf S Z,et al.Comparative study of sensorless control methods of PMSM drives. Innovative Systems Design and Engineering . 2

4、011 9 Zhaowei Qiao,Tingna Shi,Yindong Wang,Yan Yan,Changliang Xia,Xiangning He.New Sliding-Mode Observer for Position Sensorless Control of Permanent- Magnet Synchronous Motor. Industrial Electronics, IEEE Transactions on . 2013 10 王子辉,陆凯元,叶云岳.基于改进的脉冲电压注入永磁同步电机转子初始位置检测 方法J.中国电机工程学报,2011,36:95-101. 1

5、1 何栋炜,彭侠夫,蒋学程,周结华.内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法J.电 机与控制学报,2013,03:49-55. 8/22 12 Ying-Shieh Kung,Pin-Ging Huang.High performance position controller for PMSM drives based on TMS320F2812 DSP. Control ,2004.Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on . 13 丁硕,崔总泽,巫庆辉,常晓恒,胡庆功.基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制仿真研 究J

6、.国外电子测量技术,2014,06:81-85. 14 王春民,嵇艳鞠,栾卉,张智恩.MATLAB/SIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真 J.吉林大学学报(信息科学版),2009,01:17-22. 15 Texas Instruments.TMS320F2810,TMS320F2812 Digital Signal Processors Data Manual. . 2003 16 梅国权. 永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计D. 南京理工大学 2013. 17 蒋家强,曹建福.永磁同步电机矢量控制及其仿真研究J.电气开关,2011,04:51-53. 18 陈高,杨家强.基于TM

7、S320F28335的永磁同步电机数字化矢量控制器设计J.机电 工程,2011,09:1090-1094. 19 廖勇,沈朗,姚骏,刘刃.改进的面贴式永磁同步电机转子初始位置检测J.电机与控制 学报,2009,02:203-207. . 20 Xu D,T Wang,H Wei.A Digital High Performance PMSM Servo System Based on DSPand FPGA. Proceedings of International Conference on Industrial Electronics and Application . 2011 9/22

8、 3. 主要研究内容主要研究内容 (1)系统框图 10/22 l 逆变器的控制方式逆变器的控制方式 采用SVPWM控制方式代替电流滞环踪控制 l 矢量控制方式的选取矢量控制方式的选取 寻找合适的PMSM矢量控制方式，分析原理，数学建模 l 转子初始磁极位置的检测转子初始磁极位置的检测 选取一种简单，有效的在零速准确检测磁极位置方案 l 搭建实验平台搭建实验平台 基于DSP对PMSM矢量控制系统进行硬件设计和软件设计 (2)研究内容 11/22 4. 关键技术关键技术 l 使 用 S V P W M 代 替 电 流 滞 环 跟 踪 控 制， 增 设 电 流 内 环， 设 计 电 流 调 节 器

9、l 转 子 磁 极 初 始 位 置 的 检 测 12/22 5. 研究方法研究方法 l 对 P M S M 的 动 态 数 学 模 型 进 行 分 析， 掌 握 P M S M 矢 量 控 制 的 基 本 原 理、 系 统 结 构 和 实 现 方 法 l 利 用 M A T L A B 软 件 中 S i m u l i n k 仿 真 模 块 对 矢 量 控 制 系 统 进 行 仿 真、 比 较、 分 析 及 优 化 改 进 l 搭 建 硬 件 与 数 字 实 验 平 台， 进 行 实 验 探 索 及 验 证 13/22 6.技术方案技术方案(1/5) PMSM矢量控制方式的选取矢量控制方式

10、的选取 0 d i cos1 14/22 控制方程和系统框图控制方程和系统框图 电流控制型逆变器，按转子磁链定向的控制方程: 控制方程中存在耦合项，使得定子电流转矩分量和励 磁分量不能够由电压独立控制,采用反馈解耦控制,达 到解耦目的。 )( )( d d d d fdq qdqe qqq fddd de q qq qe d dd qdp qdprp LLiin iiLLninT iL iL t Riu t Riu 6.技术方案技术方案(2/5) 15/22 系统控制结构框图系统控制结构框图 设计定子电流励磁分量和转矩分量的电流环和相 应调节器，采用SVPWM控制逆变器 6.技术方案技术方案(

11、3/5) 16/22 在未知转子初始位置的情况下，可以给定子通直 流电，产生恒定的磁场，这样就可以把转子拉到指定 的位置，此时就可以确定转子的初始位置。 通直流电产生恒定磁场 通直流法通直流法 6.技术方案技术方案(4/5) 17/22 硬件框图硬件框图 6.技术方案技术方案(5/5) 18/22 7.预期目标预期目标 l 增 设 电 流 内 环， 采 用 S V P W M 控 制 逆 变 器 获 得 较 好 的 输 出 电 压 波 形、 有 效 抑 制 电 流 波 动 和 转 矩 脉 动 l 在 零 速 时 转 子 磁 极 位 置 可 以 准 确 定 位， 使 电 机 平 稳 启 动 l 搭 建 实 验 平 台， 得 到 初 步 实 验 结 果 l 公 开 在 国 内 外 学 术 刊 物 上 发 表 学 术 论 文 1 篇 19/22 8.创新点创新点 l 在 零 速 时 转 子 磁 极 位 置 可 以 准 确 定 位， 使 电 机 平 滑 启 动 l 研 究 改 进 传 统 矢 量 控 制 方 案， 用 S V P W M 代 替 电 流 滞 环 跟 踪 控 制 20/22 9.工作计划工作计划 2016年0