永磁同步电机矢量控制系统弱磁控制策略研究

中南大学

硕士学位论文

永磁同步电机矢量控制系统弱磁控制策略研究

姓名：丁强

申请学位级别：硕士

专业：控制科学与工程

指导教师：唐朝晖

20100518

摘要

由于城镇化发展，城市交通日益拥挤，汽车交通造成大量环境污染。地铁、城市轻轨以及电动汽车近年来发展迅速，车辆电驱动技术也因而越来越引起人们关注。其中永磁同步电动机以其体积小、重量轻、效率高、功率密度大、低速输出转矩大、维护简单等优点，逐渐成为城轨交通电机驱动系统的主流。由于永磁同步电机的激磁磁场不可调节，对其在有恒功率、宽调速范围运行要求的车辆电驱动技术的应用提出了挑战，引起了研究者的高度重视。

论文研究永磁同步电机的弱磁控制策略，提出了一种修正电流设定值的控制方法。该方法由两部分组成：弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定，输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到；设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。该方法具有控制精度高、响应速度快、鲁棒性好等优点。

论文对基于梯度下降法的弱磁控制策略进行了理论分析，并在基于ＳＴＭ３２的实验平台上进行了实验验证，得到了与理论分析一致的实验结果，证明了本文所提出的控制策略的正确性和可行性，很好地实现了通过弱磁扩展调速范围。关键词：永磁同步电机；弱磁控制；电流设定值；梯度下降法

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｃｉｔｙｔｒａ衔Ｃｂｅｃｏｍｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｅｄ，ａｌｏｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｃａｕｓｅｄｂｙａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａ伍Ｃ．Ｓｕｂｗａｙｓ，ｃｉｔｙ－ｔｒａｉｎｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓｈａｖｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒ．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｄｒｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｓｈａｓｂｅｅｎｇｅｔｔｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．ＰＭＳＭｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｍａｉｎｓｔｒｅａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｄｒｉｖｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｉｒｍｅｒｉｔｓｓｕｃｈａｓｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｉｍｐｌｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．Ｆｏｒｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｃａｌｌ’ｔｂｅｒｅｇｕｌａｔｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍａｔｅｒｉａｌｗａｓｍａｇｎｅｔｉｚｅｄ，ｉｔｉｓａｃｈａｌｌｅｎｇｅｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｍｏｔｏｒｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｄｒｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｓｃｏｎｓｔａｎｔｐｏｗｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｗｉｄｅｓｐｅｅｄｒｅｇｉｏｎ．Ｔ１１ｉｓｃａｔｃｈｅｓｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ’ｅｙｅｓ．

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ＷＯＲＤＳ：ＰＭＳＭ；ｆｌｕｘｗｅａｋｅｎｉｎｇ；ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｅｔｔｉｎｇ；ｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄＩＩｖｏｌｔａｇｅｏｆｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎ、ｆａｓｔｂａｓｅｄｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｓｇｏｏｄＫＥＹｄｅｓｃｅｎｔ．

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中南大学硕士学位论文第一章绪论

第一章绪论

１．１论文研究背景及意义

本课题来源于中国北车集团大连电力牵引研发中心与中南大学合作项目。该

课题面向现代交流调速控制领域，进行理论研究和工程实践，主要针对永磁同步

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