模糊控制策略在永磁电机直接转矩控制中的应用研究

论文摘要

随着电机设计与制造技术的提高及电力电子技术的发展，永磁同步电动机以其结构简单、效率高、控制系统较异步电机简单等优点，越来越受到人们的关注。经从事电机及其驱动系统技术研究的学者的努力，其设计技术和控制方式得到了长足的发展，有关的产品也已经进入到工业生产应用的各个领域。直接转矩控制是一种高静动态性能的控制方式，其基本的思想是通过控制定子磁链来直接控制电机的电磁转矩。与矢量控制相比，其主要优点在于它摒弃了矢量控制中的解耦思想，直接对电机的磁链和转矩进行控制，并用定子磁链定向代替转子磁链定向，避开了电机参数变化对系统控制性能的影响。本文介绍了永磁同步电机的结构及特点，建立了永磁同步电机的数学模型。详细阐述了直接转矩控制原理及实现方法，对永磁同步电动机直接转矩控制系统特性进行分析，对其动、静态特性的改善进行了深入研究。针对常规永磁同步电机直接转矩控制存在的较大转矩脉动的问题，将模糊控制技术用于永磁同步电机直接转矩控制系统中。实现了基于MATLAB／SIMULINK仿真平台的永磁同步电机直接转矩控制系统建模和理论仿真分析。仿真结果表明，永磁同步电机直接转矩控制具有结构简单，动态响应快等优点。根据永磁同步电动机控制特性建立的模糊直接转矩控制系统能获得比常规直接转矩控制更优越的运行性能，转矩脉动受到明显抑制，改善了系统控制性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 永磁同步电机的发展与现状
• 1.2 控制方法的发展趋势
• 1.3 论文研究目的及主要内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究的主要内容
• 2 永磁同步电机直接转矩控制的基本原理
• 2.1 永磁同步电机的结构及特点
• 2.2 永磁同步电机数学模型
• 2.2.1 坐标变换
• 2.2.2 定子电压方程
• 2.2.3 转矩方程
• 2.2.4 运动方程
• 2.3 直接转矩控制技术概述
• 2.4 空间矢量坐标变换基本原理
• 2.5 直接转矩控制实现方法
• 2.5.1 逆变器电压空间矢量
• 2.5.2 x-y定子磁链估算
• 2.5.3 定子磁链的分区和开关表的确定
• 2.5.4 磁链比较
• 2.5.5 转矩比较
• 2.6 小结
• 3 模糊控制策略的直接转矩控制方法
• 3.1 模糊控制理论
• 3.1.1 模糊控制概况及特点
• 3.1.2 产生隶属函数的方法
• 3.1.3 模糊关系
• 3.1.4 模糊推理
• 3.2 模糊控制技术
• 3.2.1 模糊控制基础
• 3.2.2 模糊控制器结构及设计
• 3.3 永磁同步电机模糊直接转矩控制
• 3.3.1 直接转矩控制的问题
• 3.3.2 模糊控制策略的直接转矩控制实现
• 3.4 小结
• 4 永磁同步电机系统仿真
• 4.1 MATLAB简介
• 4.2 Simulink基础
• 4.2.1 MATLAB/Simulink相关模块库简介
• 4.2.2 Simulink工作环境
• 4.2.3 模糊控制工具箱 GUI工具
• 4.3 永磁同步电机直接转矩控制系统结构图及仿真模型
• 4.3.1 永磁同步电机直接转矩控制系统结构图
• 4.3.2 永磁同步电机模块（PMSM模块）
• 4.3.3 磁链位置判别模块（sector模块）
• 4.4 永磁同步电机模糊直接转矩控制系统框图
• 4.5 仿真结果及分析
• 5 论文总结
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢