永磁同步电机调节器的设计

论文摘要

随着现代化生产规模的不断扩大,各个行业对伺服系统的需求愈益增大,并对其性能提出了更高的要求。由于交流伺服系统具有直流系统不可比拟的优越性,因此,研究并制造高性能、高可靠性的交流伺服控制系统有着十分重要的现实意义。本文以永磁同步电机为研究对象,详细分析了伺服系统的各种控制策略的优缺点,确立了i_d =0转子磁场定向控制方案。空间矢量脉宽调制技术物理概念清晰、算法简单、对直流电压利用率高,易于实现数字化,是交流电机控制中最常用的方法之一。利用Saber Designer仿真软件构建伺服闭环系统并对调节器的设计进行仿真研究是本文的重点。首先从分析伺服系统的性能要求和调节器的结构特点出发,电流环要求响应快速;速度环是调速系统的主导单元,不仅响应快,而且稳态精度高;位置环同时满足精确定位无超调和良好的位置跟踪性能。电流环采用传统的PI调节器;速度环的设计中,分别利用IP和PI两种调节器对电机在不同速度下的响应进行仿真研究,总结出两种调节器最适合的速度范围。并在传统调节器的基础上改进速度调节器,通过实验总结参数变化的影响规律,对不同的速度范围调节器采用变参数的方法实现系统性能的优化;位置环采用传统的比例前馈控制达到良好的跟踪性能。在理论分析和仿真实验的基础上,对设计的调节器进行验证,最后实验结果证明调节器达到了理想的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 交流伺服系统的发展概况
• 1.3 本文研究内容安排
• 2 永磁同步电机伺服系统的控制基础
• 2.1 永磁同步电机的数学模型
• 2.2 永磁同步电机的控制策略及比较
• 2.3 PMSM的矢量控制原理
• 3 空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）原理以及实现
• 3.1 电压空间矢量脉宽调制
• 3.2 SVPWM技术控制逆变器输出电压矢量的方法
• 3.3 扇区号的判断和作同时间的计算
• 3.4 仿真分析
• 3.5 SVPWM 的优越性
• 4 交流伺服系统调节器的设计与仿真
• 4.1 仿真平台概述
• 4.2 伺服调节器的设计
• 5 实验结果及分析
• 5.1 电流环实验
• 5.2 速度环实验
• 5.3 位置环实验
• 5.4 实验总结
• 6 全文总结
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献