低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機速度控制策略研究.pdf

1、低速大轉(zhuǎn)矩低速大轉(zhuǎn)矩低速大轉(zhuǎn)矩低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機永磁同步電機永磁同步電機永磁同步電機速度速度速度速度控制控制控制控制策略策略策略策略研究研究研究研究ResearchonSpeedControlStrategyofLowSpeedHighTquePermanentMagSynchronousMot一級學科：電氣工程學科專業(yè)：電機與電器研究生：紀秉男指導教師：夏長亮天津大學電氣與自動化工程學院二零一五年五月摘摘摘摘要要要要相對于采用電機

2、減速機結(jié)構(gòu)的電氣傳動系統(tǒng)，永磁同步電機直驅(qū)傳動系統(tǒng)具有運行效率高、控制性能好、動態(tài)響應快等優(yōu)點，是電梯、高精度數(shù)控機床、精密測試轉(zhuǎn)臺等低速伺服場合的重要傳動類型，在推動電機系統(tǒng)節(jié)能和高端裝備制造的國產(chǎn)化、自主化進程中起著重要作用。本文旨在提升低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機的速度控制性能，開展了速度波動抑制算法、新型速度控制策略、速度檢測算法等研究。針對低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機系統(tǒng)中磁鏈諧波、電流采樣誤差等非理想因素引起的速度波動問題，本文建立了速

3、度波動的數(shù)學模型，從控制系統(tǒng)的角度分析了各類非理想因素的作用機理。在此基礎(chǔ)上，本文提出了比例積分諧振形式的電流環(huán)和速度環(huán)主協(xié)控制策略，得到了諧振控制參數(shù)的設(shè)計方法。理論分析和實驗結(jié)果表明，電流環(huán)主協(xié)控制機制可有效抑制反電勢諧波和死區(qū)效應引起的速度波動，并提升電流環(huán)跟隨性；速度環(huán)控制機制能降低齒槽轉(zhuǎn)矩和電流采樣誤差引起的速度波動，并抵消時變磁鏈對速度的不利影響。針對傳統(tǒng)速度控制策略無法兼顧跟隨性和抗擾性、以及難以實現(xiàn)速度無超調(diào)運行等問題，

4、本文提出了采用參考指令前饋二自由度PI控制器的速度無超調(diào)控制策略和采用主動阻尼二自由度PI控制器的速度無超調(diào)控制策略，并分別給出了以上兩種控制策略的參數(shù)整定方法。理論分析和實驗結(jié)果表明，本文提出的兩種控制策略均可以兼顧速度環(huán)的跟隨性能和抗擾性能，而且可以將輸入輸出傳遞函數(shù)整定為一階慣性環(huán)節(jié)，進而實現(xiàn)電機系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)過程中的無超調(diào)速度控制。對于低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機系統(tǒng)，速度檢測誤差和時延對系統(tǒng)的運行性能有重要影響，針對現(xiàn)有變MT測速法的