電力牽引永磁同步電機(jī)矢量控制與調(diào)制算法研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有效率高、可靠性高、功率密度大、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，將其用于電力機(jī)車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)有助于提高系統(tǒng)效率，降低故障率并實(shí)現(xiàn)列車輕量化，符合國家節(jié)能減排的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，對(duì)其開展研究具有重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中的PMSM為研究對(duì)象，重點(diǎn)從增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、擴(kuò)展調(diào)速范圍、提高電機(jī)效率、降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、減小定子電流諧

2、波等方面對(duì)PMSM控制與調(diào)制算法進(jìn)行了深入研究。具體內(nèi)容如下:
　　首先，介紹了PMSM及其控制與調(diào)制算法研究現(xiàn)狀，并在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立其數(shù)學(xué)模型;以PMSM數(shù)學(xué)模型為依托，對(duì)其矢量控制基本原理進(jìn)行研究;針對(duì)高速電力機(jī)車啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣的特點(diǎn)，對(duì)PMSM最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、負(fù)直軸電流補(bǔ)償弱磁控制以及最大轉(zhuǎn)矩電壓比弱磁控制三種矢量控制算法進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究，并給出了受限于電壓與電流極限圓的最佳定子電流控制軌跡;針對(duì)PMS

3、M特有的啟動(dòng)困難問題，給出了一種利用無速度傳感器技術(shù)與傳統(tǒng)相對(duì)位置傳感器技術(shù)相結(jié)合的速度檢測(cè)方案，實(shí)現(xiàn)了低成本高精度的PMSM轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置檢測(cè)。
　　然后，建立了三相兩電平逆變器數(shù)學(xué)模型，對(duì)逆變器異步空間矢量調(diào)制(SpaceVector Pulse Width Modulation，SVPWM)進(jìn)行了研究，并結(jié)合其電壓矢量合成與作用原理，研究了同步SVPWM合成算法;對(duì)影響PMSM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的因素進(jìn)行研究，給出了以電機(jī)定子磁鏈面積等

4、效為原則的同步SVPWM設(shè)計(jì)方案;為降低PMSM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，以電機(jī)定子磁鏈形狀趨近于圓和減小磁鏈δ角脈動(dòng)為原則，對(duì)同步SVPWM參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;結(jié)合電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中逆變器開關(guān)頻率較低等特點(diǎn)，給出了多模式的調(diào)制算法，進(jìn)而研究了不同調(diào)制算法間切換對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。
　　最后，對(duì)TMS320F28335 DSP進(jìn)行編程，于RT-LAB中搭建PMSM牽引傳動(dòng)系統(tǒng)模型，并在以其兩者為核心的硬件在回路半實(shí)物平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了低開關(guān)頻率下P