【摘 要】
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多相电机传动系统与传统三相电机系统相比,更适用于低压大功率输出、运行可靠性高、控制灵活度高等特点的特定场合。在各类多相电机中,多相永磁电机具有体积小、质量轻、功率密度高、损耗低等优点,同时我国稀土资源相对丰富,为多相永磁电机的实际应用提供了制造和加工的前提。本文采用双三相永磁同步电机作为研究对象,对其参数辨识及驱动控制算法进行研究,以期获得更好的控制性能。首先,建立双三相永磁同步电机的基于自然坐标
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多相电机传动系统与传统三相电机系统相比,更适用于低压大功率输出、运行可靠性高、控制灵活度高等特点的特定场合。在各类多相电机中,多相永磁电机具有体积小、质量轻、功率密度高、损耗低等优点,同时我国稀土资源相对丰富,为多相永磁电机的实际应用提供了制造和加工的前提。本文采用双三相永磁同步电机作为研究对象,对其参数辨识及驱动控制算法进行研究,以期获得更好的控制性能。首先,建立双三相永磁同步电机的基于自然坐标系的数学模型,并以双d-q和空间矢量解耦这两种坐标变换对基于自然坐标系的数学模型进行解耦,搭建以这两种不同解耦方式推导出的电机数学模型,仿真验证这两种模型的正确性和一致性。其次,通过对双三相永磁同步电机进行空间矢量解耦变换,得到其在α-β子空间和x-y子空间的基本电压矢量,同时基于伏秒平衡准则,分别对二矢量SVPWM调制和四矢量SVPWM调制进行推导和计算。设计以两种不同方法而搭建的双三相永磁同步电机数学模型的矢量控制框图,并进行优缺点分析。搭建基于模型预测控制的双三相永磁同步电机驱动控制系统,针对传统模型预测电流控制迭代计算次数多且输出参考电压矢量个数有限而导致电机电流和转矩波动大的问题,提出一种基于解析函数的电流环优化算法,其通过解析函数一次算出参考电压矢量的幅值和方向,并通过四矢量SVPWM进行调制。针对传统模型预测电流控制中因电流环受制于转速环而导致的电机暂态性能受限的问题,提出一种双二阶模型预测控制算法,使得电流环和速度环均采用二阶模型预测控制。将以上所提出的两种算法进行整合,并通过仿真验证所提算法的可行性和有效性。再次,对电机参数变化的原因进行深入分析,分别对基本的最小二乘法、基于遗忘因子的最小二乘法、基于遗忘因子的递推式最小二乘法三种方法进行比较研究。针对基于固定遗忘因子的最小二乘法不能很好兼顾辨识算法的收敛速度和收敛趋稳后的波动性,并在电机电阻和直轴电流都较小时导致电阻辨识收敛速度慢等问题,提出一种基于参数修正动态遗忘因子的递推式最小二乘法,此算法基于预测思想对遗忘因子进行动态调节,且加入了电阻参数辨识补偿项以加快电阻辨识的收敛速度,进而以仿真的形式对所提算法参数进行了整定,并验证其有效性。最后,采用Infineon TC264作为主控芯片,设计并搭建双三相永磁同步电机的实验平台,并对电机驱动系统程序进行设计与编写,通过实验对本文所提算法进行实验验证。
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