永磁同步电动机弱磁调速控制方法的研究

由于永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、功率密度高、效率和功率因数高等明显优点,目前在电动汽车驱动系统中具有较高的应用价值,国内外学者在这方面的研究取得了不少成果。同时,伴随着电力电子器件和高速微控制器的发展,永磁同步电动机的控制理论研究和实践应用不断完善和提高,永磁同步电动机驱动系统将会有更广泛的应用前景。 本文在阅读大量文献的基础上,熟悉了永磁同步电动机dq轴数学模型和矢量控制系统,针对其弱磁控制,从转子磁场定向和气隙磁场定向两个方面进行了系统的分析和研究,并对驱动系统的控制器进行了仿真和设计。同时,对PMSM基速以上弱磁控制时存在的电流调节器饱和、不可控问题,设计了带电压外环控制的电流超前角弱磁控制方法,实现了基速以下恒转矩调速和基速以上恒功率弱磁控制,以及两种工作模式的平滑、稳定过渡。 本文的主要内容包括:首先,在永磁同步电动机dq轴数学模型的基础上,分析了永磁同步电动机弱磁控制的原理,讨论了凸极率ρ和弱磁率ξ对PMSM弱磁特性的影响,设计了PMSM超前角弱磁控制方法,同时,对PMSM气隙磁场定向的弱磁控制进行了分析,给出了系统控制原理图;在理论分析的基础上,利用MATLAB/SIMULINK对设计的PMSM超前角弱磁控制方法进行了仿真验证;最后,简单介绍了基于DSP的数字控制系统的实现,针对PMSM超前角弱磁控制系统提出了双模式软件设计思想,并给出了部分程序流程图。