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(jī)永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)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(jí)學(xué)科：電氣工程學(xué)科專業(yè)：電機(jī)與電器研究生：紀(jì)秉男指導(dǎo)教師：夏長亮天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一五年五月摘摘摘摘要要要要相對(duì)于采用電機(jī)

2、減速機(jī)結(jié)構(gòu)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，永磁同步電機(jī)直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)具有運(yùn)行效率高、控制性能好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，是電梯、高精度數(shù)控機(jī)床、精密測試轉(zhuǎn)臺(tái)等低速伺服場合的重要傳動(dòng)類型，在推動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能和高端裝備制造的國產(chǎn)化、自主化進(jìn)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(jī)的速度控制性能，開展了速度波動(dòng)抑制算法、新型速度控制策略、速度檢測算法等研究。針對(duì)低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)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(dòng)問題，本文建立了速

3、度波動(dòng)的數(shù)學(xué)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(jī)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(jì)方法。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電流環(huán)主協(xié)控制機(jī)制可有效抑制反電勢諧波和死區(qū)效應(yīng)引起的速度波動(dòng)，并提升電流環(huán)跟隨性；速度環(huán)控制機(jī)制能降低齒槽轉(zhuǎn)矩和電流采樣誤差引起的速度波動(dòng)，并抵消時(shí)變磁鏈對(duì)速度的不利影響。針對(duì)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(shí)現(xiàn)速度無超調(diào)運(yùn)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(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中的無超調(diào)速度控制。對(duì)于低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，速度檢測誤差和時(shí)延對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行性能有重要影響，針對(duì)現(xiàn)有變MT測速法的