新型磁通切換永磁電機(jī)矢量控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁通切換型永磁電機(jī)(Flux-Switching Permanent Magnet, FSPM電機(jī))是國際上近十年提出的一種新型結(jié)構(gòu)的定子永磁型雙凸極電機(jī),它克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型的諸多缺點(diǎn),具有較好的應(yīng)用前景。本文以三相定子12齒/轉(zhuǎn)子10極FSPM電機(jī)為研究對象,首先介紹了FSPM電機(jī)的本體結(jié)構(gòu)、靜態(tài)特性以及工作原理,在此基礎(chǔ)之上建立了三相FSPM電機(jī)在定子和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 由于FSPM電機(jī)的靜態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型與轉(zhuǎn)子

2、永磁型結(jié)構(gòu)的正弦波永磁同步電機(jī)相似,故在控制策略中將廣泛使用的矢量控制方法引進(jìn)到FSPM電機(jī)中,并研究了基于定子永磁磁場定向的FSPM電機(jī)矢量控制策略。為此,本文提出適用于FSPM電機(jī)的前饋型矢量控制方式,并且基于MATLAB/Simulink,建立三相12/10極FSPM電機(jī)的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)仿真模型,仿真結(jié)果表明矢量控制系統(tǒng)中常用的四種恒轉(zhuǎn)矩電流控制算法(id=0控制,最大轉(zhuǎn)矩電流比控制,恒磁鏈控制,cosψ=1控制)和恒功率區(qū)的高速弱磁

3、算法完全適合于FSPM電機(jī)。 在仿真研究基礎(chǔ)之上,建立了基于dSPACE(DSP and Control Engineering)實(shí)時仿真平臺的FSPM電機(jī)矢量控制系統(tǒng),開發(fā)并搭建了測試工作平臺,實(shí)現(xiàn)了和MATLAB/Simulink的完全無縫連接。該實(shí)驗(yàn)平臺擁有高速計(jì)算能力的處理器,豐富的外圍電路等硬件系統(tǒng),還擁有可以方便實(shí)現(xiàn)代碼生成/下載和試驗(yàn)/調(diào)試的軟件環(huán)境。本文基于此平臺,設(shè)計(jì)和制作了控制系統(tǒng)的軟硬件,建立了FSPM電機(jī)

4、轉(zhuǎn)速開環(huán)和閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。 最后,基于dSPACE的控制系統(tǒng),應(yīng)用前饋型矢量控制策略,對三相FSPM電機(jī)的調(diào)速性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在低速區(qū),主要采用id=0的電流控制算法,對FSPM電機(jī)進(jìn)行了一系列穩(wěn)態(tài)和動態(tài)試驗(yàn)研究,對比分析實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果,驗(yàn)證了基于dSPACE平臺的FSPM電機(jī)控制系統(tǒng)具有較好的性能和可操作性,進(jìn)一步驗(yàn)證了矢量控制算法在FSPM電機(jī)的應(yīng)用上的可行性。此外,還進(jìn)行了一些針對FSPM電機(jī)的開拓性試驗(yàn),為該電機(jī)的