基于SVPWM的永磁同步电机双闭环控制系统设计开题报告

全文总字数：2930字

1. 研究目的与意义（文献综述）

同步电机的定子绕组做成三相正弦分布绕组，当用永磁体替代转子，在定子绕组中通入三相对称交流电时，就能产生恒定电磁转矩，同时在定子绕组中感应出正弦反电势波。我们把这类同步电机称之为永磁同步电机 (permanent magnet synchronous motor，简称pmsm)。近年来，随着高性能永磁材料的广泛应用，电机控制技术与电力电子技术的快速发展，直接驱动的牵引电机—永磁同步牵引电机成为研究领域的热点。和异步电机与直流电机相比，永磁同步牵引电机具有转矩密度高，极对数多的一些特点，同功率的永磁同步牵引电机质量和体积都大幅减小^[1]。与传统的交流同步电机、直流电机、交流异步电机三种电机形式相比较，永磁式同步电机有体积小、重量轻、控制简单等优点，因此在各种功率等级的场合得到越来越多的应用。

历史上第一台电机是永磁电机。当时,永磁材料性能比较差,永磁体矫顽力和剩磁都太低,不久就被电励磁电机取代了。到了20世纪70年代,以钕铁硼为代表的稀土永磁材料拥有很大的矫顽力、剩磁,退磁能力强和较大的磁能积使大功率永磁同步电机登上历史的舞台。优异性能的永磁材料的出现和相应的工艺技术的发展，使得永磁电机成本不断降低，性能不断提高。近年来永磁材料的热稳定性和耐腐蚀性的改善以及电力电子技术的进一步发展，使永磁电机在高性能、大容量等领域中的应用得到了突飞猛进的发展。现在,关于永磁同步电机的研究日趋成熟,正朝向高速度,大转矩、大功率、高效率以及微型化、智能化发展^[2]。近年来,在永磁同步电机本体上出现了很多高端电机,比如1986年德国西门子公司开发的230 r/min、1095 kw的六相永磁同步电动机。用它为舰船提供动力,其体积比传统的直流电机小近60%,损耗降低近20%.瑞士abb公司建造的用于舰船推进的永磁同步电动机最大安装容量达38 mw。我国对永磁电机的研究起步晚,随着国内学者和政府的大力投入,它发展得很快。目前,我国已经研制生产出3 mw高速度永磁风力发电机,南车株洲公司也在研制更大功率的永磁电机^[3]。

随着现科学技术的快速发展，永磁同步电动机因其具有简单的结构、强大的过载能力、快速的响应速度等优点，已经在伺服领域中占据重要地位^[4]。因此对于永磁同步电机的调速系统的要求也变得越来越高。目前，永磁同步电机的基本控制方法主要有开环恒压频比控制（vvvf），矢量控制（磁场定向控制）和直接转矩控制等。恒压频比控制（vvvf）是一种低成本的开环无位置传感器控制方法，但是由于不能保证电流矢量方向和转子磁链矢量垂直，所以功率因数和效率都会降低，一般用于对低速性能要求不高的调速系统中。矢量控制和直接转矩控制为闭环控制，控制性能较高。直接转矩控制系统简单，在推进和牵引系统中有广泛的应用，但是其低速状态下转矩脉动比较大，虽然可以通过改进控制器或者细分电压矢量等方法减小转矩脉动，但是使其系统复杂化，所以在高精度的伺服系统中，仍然以矢量控制为主^[5]。永磁同步电机的矢量控制本质上是对定子电流矢量相位和幅值的控制，实现了励磁电流分量和转矩电流分量的解耦，然后分别对其控制，类似对直流电机的控制，动稳态性能优良。由于其控制策略较易实现，使得同步电机的矢量控制广泛应用于交流调速系统。而在矢量控制策略中svpwm算法具有快速准确、效率高、易于实现数字化的优点。因此对基于 svpwm的永磁同步电机调速系统的研究具有重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

3. 研究计划与安排

第一周 了解课题研究内容，查阅相关资料。完成外文翻译。

第二周 收集整理与课题相关的资料，进行开题报告的撰写，修改并完成开题报告。

第三周 根据开题报告的内容，计划并列写论文目录。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 冯晓云.电力牵引交流传动及其控制系统[m]北京:高等教育出版社，2009

[2] 王建设,徐荣,孙友增.永磁同步电动机发展现状综述[j].科技与创新，2016(16):5-6.

[3] 王晓晨.基于参数识别技术的永磁同步电机矢量控制研究[d].沈阳:沈阳工业大学，2015