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能源是当今的工业结构的基础,节能环保已经成为全球的主题。电机作为工业、生活中重要的能量转换装置,电机的节能控制毫无疑问成为当前电机控制的热点。永磁同步电机(Permanent Magnet SynchronousMotor,PMSM)因具有单位质量与功率比高、转子温升小、转子结构轻、动态响应快、结构简单等优点,而被广泛应用于船舶、伺服、航天等领域。PMSM在运行过程中存在铜耗、铁耗和机械损耗等额外的功率损耗,降低其运行效率。本文针对PMSM的损耗模型,提出了一种基于损耗模型观测器的永磁同步电机效率优化控制算法。
本文首先分析国内外PMSM效率优化控制算法的研究现状,并分析各种方法存在的优点和缺点。PMSM的矢量控制的原理也被详细介绍,为后文研究奠定基础。
接着文章详细介绍两种应用最广泛的PMSM效率优化控制算法:最大转矩电流比控制法(Maximum Torque Per Ampere, MTPA)和损耗最小控制法(Loss Minimization Control, LMC)。在Simulink中搭建了两种效率优化控制算法的仿真系统,验证其有效性。同时比较了两种方法的优缺点,提出了一种结合两种方法优点的新型效率优化控制算法。在Simulink中搭建了新型PMSM效率优化控制算法的仿真系统,通过仿真试验结果证明该方法具有良好的动态性能,且能够有效的优化永磁同步电机的运行效率,对于较低的转矩,系统更接近MTPA方法,从而产生快速的驱动动力学响应,而对于较高的转矩,在总电功率损耗较高的情况下,系统类接近LMC控制,降低电机的损耗。
最后针对PMSM损耗模型中参数变化对效率优化影响的问题,提出了基于损耗模型观测器的PMSM效率优化控制算法。同时分析死区效应对参数辨识的影响,并给出补偿方法。损耗模型观测器能够在线辨识当前的损耗模型参数,更新当前损耗模型的参数。该方法抑制了损耗模型参数变化对效率优化控制算法的影响,提高了效率优化控制算法的鲁棒性,提高PMSM控制系统的运行效率。在Simulink搭建了基于损耗模型观测器的效率优化控制算法仿真系统,通过仿真试验结果验证了方法的有效性。
本文首先分析国内外PMSM效率优化控制算法的研究现状,并分析各种方法存在的优点和缺点。PMSM的矢量控制的原理也被详细介绍,为后文研究奠定基础。
接着文章详细介绍两种应用最广泛的PMSM效率优化控制算法:最大转矩电流比控制法(Maximum Torque Per Ampere, MTPA)和损耗最小控制法(Loss Minimization Control, LMC)。在Simulink中搭建了两种效率优化控制算法的仿真系统,验证其有效性。同时比较了两种方法的优缺点,提出了一种结合两种方法优点的新型效率优化控制算法。在Simulink中搭建了新型PMSM效率优化控制算法的仿真系统,通过仿真试验结果证明该方法具有良好的动态性能,且能够有效的优化永磁同步电机的运行效率,对于较低的转矩,系统更接近MTPA方法,从而产生快速的驱动动力学响应,而对于较高的转矩,在总电功率损耗较高的情况下,系统类接近LMC控制,降低电机的损耗。
最后针对PMSM损耗模型中参数变化对效率优化影响的问题,提出了基于损耗模型观测器的PMSM效率优化控制算法。同时分析死区效应对参数辨识的影响,并给出补偿方法。损耗模型观测器能够在线辨识当前的损耗模型参数,更新当前损耗模型的参数。该方法抑制了损耗模型参数变化对效率优化控制算法的影响,提高了效率优化控制算法的鲁棒性,提高PMSM控制系统的运行效率。在Simulink搭建了基于损耗模型观测器的效率优化控制算法仿真系统,通过仿真试验结果验证了方法的有效性。