力矩电机弱磁控制方法的研究

论文摘要

传统的起重机提升结构都采用电机+减速箱的传动方式驱动滚筒，存在传动链长、传动效率低、结构复杂、动态性能差、制造成本高等诸多问题，新型力矩电机可以直接驱动滚筒以提升重物，有效解决了传统间接传动方式存在的一系列问题。针对起重机提升机构要求能够实现快速下放以提高工作效率的需要，本文将弱磁控制的思想引入到力矩电机的控制中来实现电机的扩速运行。通过对比分析各种弱磁控制方法发现：电压外环弱磁控制通过电压PI调节器产生直轴电流指令，实现弱磁扩制，是一种不依赖于电机参数、易于实现的弱磁调速方法。于是本文设计了一套基于电压外环的弱磁控制系统。考虑dq轴电流环限幅参数的影响，对传统的电流环PI调节器设计进行了改进，提出了一种基于改进电流环电流调节器的电压外环弱磁控制策略。并且结合空间矢量脉宽调制（SVPWM）过调制算法，通过增大逆变器电压利用率，进一步扩大了弱磁扩速的运行范围。本文同时分析了电机各项参数对电机弱磁性能的影响，为了提高电机的弱磁性能，对力矩电机的本体设计提出了一些修改措施。最后在理论分析的基础上设计了基于微控制器STM32F103+智能功率模块（IPM）为核心的力矩电机弱磁控制硬件系统，开发了力矩电机弱磁控制的软件程序，通过实验进行了验证，并对结果进行分析证明了其有效性和正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 论文的背景及意义
• 1.2 弱磁控制研究现状
• 1.3 论文研究内容及结构安排
• 2. 力矩电机矢量控制
• 2.1 力矩电机数学模型
• 2.2 力矩电机矢量控制原理
• 2.3 电流控制方法
• 2.4 本章小结
• 3. 力矩电机的弱磁控制
• 3.1 力矩电机弱磁控制原理
• 3.2 电压外环力矩电机弱磁控制策略
• 3.3 SVPWM 过调制算法
• 3.4 电机参数对电机弱磁性能的影响
• 3.5 本章小结
• 4. 基于弱磁控制的力矩电机矢量控制系统的实现
• 4.1 系统硬件设计
• 4.2 系统软件设计
• 4.3 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 5. 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 附录 2 攻读硕士学位期间申请的专利目录