永磁同步电机若此控制

1、毕业论文（设计）外文翻译题 目： （翻译文献的中文题目） 系部名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 201 年 月 日中原工学院信息商务学院外文翻译牵引永磁同步电动机转矩控制的弱磁摘要：文涉及的动态分析永磁同步电机反馈弱磁控制的行为轻型车辆牵引传动系统。永磁同步电机磁链的减弱对牵引传动系统非常重要。双转矩控制结构分析-纯反馈控制和场生产预测的反馈控制电流分量。原理、控制结构，仿真和实验结果。关键词：永磁同步电动机驱动，牵引，转矩控制，矢量磁流Weakening，控制。 一 介绍永磁同步电动机的使用（PMSMs）作为牵引电机常见于电动或混合动力道路车辆。对于铁路车辆，

2、PMSMs牵引马达没有被广泛尚未使用。虽然牵引永磁同步电机可以带来很多好处，短短的原型车辆的建造和作为测试1，2和3。该未来两年铁路车辆的新原型牵引PMSMs于2008年提出了柏林In orans展会上的公平-阿尔斯通AGV高速列车和斯柯达运输低地板有轨电车15T“For ity”。同步电动机的优点是众所周知的。最大的优势是低容量的永磁同步电机与其他类型的马达。它使可能的直接驱动轮子。另一方面，牵引驱动与永磁同步电机具有典型的架空线的特殊要求美联储车辆。驱动器和特别是他们的控制对宽的架空线电压耐受性（通常为从- 30%至20%的电压浪涌和输入滤波器振荡。这些方面可能会导致问题在通量弱化操作。使

3、用弱磁的原因有几个牵引传动的操作。典型的原因是恒定的在宽转速范围内的功率运行，达到额定低速时功率（通常为3 / 1的最大速度）牵引力的恒定功率区域被描述图为双曲型曲线；见图1（女-牵引力，米-力矩，五-车的速度，电动马达速度）。在普通牵引电机的情况下异步或直流电动机，它是可能的，以达到利用弱磁通的恒功率区。这也是可能的永磁同步电机的问题，但高反电动势升。永磁同步电机是永久的兴奋永久磁铁。在转换器故障的情况下速度接近最大速度，反电动势可能上升最多3次。它可能会导致许多问题，特别是在多转换器的公共直流母线的情况。直流母线和一个转换器，应设计为这一过电压确实。一种高转矩的永磁同步电机应用于满足牵引曲

4、线A导致定子匝数较多绕组。这也是由于较高的绕组的缺点抵抗意味着更高的损失图1 tractive牵引力和速度图正如前面提到的，一个永磁同步电机牵引驱动控制应是稳健的。弱磁控制特别是敏感的电压浪涌和高加速度驱动（通常在车轮设置打滑）作者感兴趣的领域的永磁同步电机在长期与控制，也与行业合作部门在这一领域的研究。本文再次摆出先前的论文 4 。2。永磁同步电动机的磁通减弱牵引传动的弱磁理想控制。对于异步牵引传动系统是很常见的异步电动机和直流电动机。虽然它导致其他问题，弱磁通是不可避免的也为永磁同步电机。一点的磁通减弱是抑制在高速的反电动势。当驱动器到达额定转速，变频器产生最大电压震级。没有磁通减弱，转矩

5、迅速降低为零，增加速度高于标称速度和它可以是负。这种状态的驱动器是非常不稳定，它是响应于直流母线电压浪涌。事实上，在这种状态下，驱动器是不被控制的。它可以发生同样由低直流母线电压。弱磁确保正确的控制在整个速度和电压范围。只有一种方法可以达到减弱的永磁同步电动机。我们不能减少永久磁铁的磁通直接。磁通减弱是可能的反应，降低了空气间隙中的磁通。情况可以用图中所示的矢量图来描述2。矢量图显示电压、电流和磁链值转化为dq旋转坐标系下。以下为参考相电流幅值磁通产生电流分量转矩产生电流分量最大电流设定值直轴电感正交轴电感内部转矩定子绕组电阻相电压幅值直轴相电压分量直流母线电压加载角电流和电压矢量之间的相移气

6、隙磁通直轴磁通分量正交轴磁通分量永久磁铁流感电角速度正交轴相电压分量感应电压幅值最大相电压值的设定额定直流母线电压标签1： 命名。图2。永磁同步电机磁链的矢量图帧被加上永久磁铁的磁通矢量位置。转速与转子转速相同（电机同步转速）。为变量的含义，看标签。1。反电动势（感应电压界面）在正交轴在同一轴线上，一个电压下降因身份系数有影响，太。如果负通量组件电流设置，反电动势将被抑制由电压降。这种状态类似于一个过度兴奋同步机。反电动势（感应电压界面）在正交轴在同一轴线上，一个电压下降因身份系数有影响，太。如果负通量组件电流设置，反电动势将被抑制由电压降。这种状态类似于一个过度兴奋的同步机。弱磁控制的目标是

7、最优的设置的标识，以达到最高的功率和效率一种永磁同步电机在弱磁运行中的驱动。有实现弱磁控制的多种途径。一些有趣的解决方案是在论文 4 6 。方程（1）和（2）定子绕组的电压方程指定的，组件（磷是极的数量双）。对于身份证，我们可以使用（1）和（2），在被忽略的导子：（4）是可解的我们解决（5）的重要条件：事实上，引起IQ的电压降始终低于比相电压，但是，这个条件是对于磁通重要削弱控制来限制智商设定值。这是次要的限制智商设定值。智商设定值主要受限制最大的一，永磁同步电机的设计是非常重要的。如果是永磁同步电机设计，以满足牵引曲线A的要求，这将是可能需要使用辅助的限制（由于较高的电感和电阻）。在A B曲

8、线的情况下设计的永磁同步电动机（在图1），次级限制不需要使用。3。控制算法我们分析了弱磁控制算法。两个控制器的工作，如前端控制器磁场定向控制（FOC）的永磁同步电机。我们用得很好。图3 磁场定向控制与前端弱磁控制器。图4。通过预测的磁通减弱控制增强已知的由解耦强化控制结构块和直流母线电压校正（图3）。、去耦块提高了FOC动态在瞬态效应。去耦是基于感应电压和电压下降在两个控制回路。电压校正确保鲁棒性直流母线电压变化。正如前面提到的两个弱磁控制器进行了分析。他们的第一个采用纯反馈控制。第二个是也基于反馈而被加到控制器输出的id的预测值。该预测是基于（4）图4示出了控制器的与该结构ID的预测。控制器

9、观察所需的电压矢量分量UD和UQ和计算的幅度电压矢量。 A，继控制回路保持不变通过设置id所需的电压幅度与设定值的抗饱和限制的集成商喜欢使用控制器。反卷取限制积分器输出从-id为0。要避免过流，限流块套约束智商设定值。该算法没有预测的缺点id为低动态过程，它可以使问题瞬态效应。对照高动态可通过更高的增益积分，但高增益达到积分导致不稳定的行为。哲学第二控制器的是标识和校正的预测的预测值由反馈控制器。 因此足够的动力可以用较低的增益达到积分器和还行为是瞬变期间稳定影响。预测使用（4）。、4.模拟结果在MATLAB的应用是用于模拟。驱动'正确的数学模型响应真正的驱动器，请参阅第5节。5.实验

10、结果实验已经进行了使用特殊的站在一个58千瓦的永磁同步电机牵引。支架由永磁同步电机，电车轮和“连续”的铁路。永磁同步电机是一个原型为低地板有轨电车。永磁同步电机参数：额定功率58千瓦，额定扭矩为852牛米，额定速度650转，额定相电流122 A数量的。4.4极型号参数：R =0.08723，LD=的Lq0.8毫亨，=0.167 Wb的。表面安装钕铁硼磁铁永磁同步电机中使用。这些磁体的优点是电感高达1.2 T，但他们的缺点是'正确rosion。永磁同步电动机的设计，以满足乙曲线重新quirements。支架是由异步加载发动机。这台发动机参数如下：标称功率55千瓦，额定电压380 V，额定

11、速度589转。一个IGBT逆变用于永磁同步电机的喂养。对于控制，由德州仪器DSP一TMS320F2812用。驱动器的最高运行速度达电机的额定转速，以避免危险的过压在过程中速度高于变频器的故障直流母线有名无实。为了达到弱磁操作，最大用于弱磁电压阈值是75。另外，扭矩增长率在出于安全原因的步骤是有限的。为了达到扭矩设定值时的直流母线电压变化步骤中，使用2的前端电阻。实验条件为：转换开关频率5 kHz时，标称直流母线电压560 V，死区时间2微秒对于工作场所的建设高要求施工必须考虑到根据 7从EMC要求。这个原因是合作的控制和测量微处理器电路。电源部分是一个强大的源由于逆变器与脉宽调制产生的干扰具有

12、几百伏/ s的电压脉冲所有的寄生信号操作引起的测定电力电子转换器是按符合工作场所建设的要求。图6 空载驱动器，反馈控制器开始预测，较低的积分增益（模拟）没有在过渡电压过冲。图5. 驱动器，反馈控制器的空载启动，降低积分增益（模拟）-明显的电压过在拍摄过渡到减弱模式。 图。9。设定值一步，直流母线电压降-反馈控制器，更高的积分增益（实验）。 图8 无负载启动的驱动器，反馈控制器，更高积分增益（实验）。图。11.车轮打滑，电流限制和弱磁 - 反馈控制器，更高的积分增益（实验）。图。10.设定值发电机 - 电动机的变化和弱磁 - 反馈控制器，更高的积分增益（实验）。 6.结论本文的主要目的是利用反馈

13、驱动的动态行为分析基于弱磁控制。两个控制结构进行了测试。第一他们是一个纯粹的反馈控制，第二个是同的id添加预测反馈控制。测试在数学模型和也进行一个真正的永磁同步电机驱动器。仿真结果表明该ID的预测提高驱动器的动态行为（比较图5和图6）。积分增益较高的设置可能在困难转矩设定值Id和Iq的原因振荡脚步。虽然预测带来改进，特定类型的永磁同步电机的纯反馈控制达到良好的动态行为，太。的负面影响纯反馈控制可以通过扭矩来避免设定值变化率的限制这是必要的，以限制加加速反正。高积分增益的原因该驱动器的高加速时没有问题。实验结果对应与模拟结果，而不是与反馈控制的结果预测。由于该ID预测的精度高，预测的影响是微不足

14、道的。不准确由方程引起的（4），其由直链衍生永磁同步电机的模型（1） - （3）。还一个相位的电阻绕组被忽略。尽管如此，模拟结果显示了预测的优点，但是准确预测必须选择（例如，查找表依据）。低增益集成纯反馈控制达到低动力，导致所需的相电压幅度过冲超过1标幺值（实际上，所希望的电压所需的PWM的占空比）。变频器可以不产生输出电压高于1标幺值，从而驱动器了一会儿控制。这些状态应该是避免使用的牵引驱动的可靠性的原因。较高的积分增益导致的id振荡大多是由给定的步骤造成瞬时效应时，见图。 9.的id附图中的振荡是部分地引起的机械系统之间灵活离合器永磁同步电机和负载引擎。在更高的增益不会引起该驱动器的高加速

15、度（图中的问题。8，和图。 11）。这项工作可以作为背景的一部分为牵引驱动的分析对永磁同步电机的影响供应网络。推动各种模式在网络上的影响力（即，电动机/发电机模式，低高速度，弱化模式，稳定/瞬态影响）是从EMC的角度出发研究。的驱动负面影响的可能性限制在了研究既从视点模型和实验水平电驱动参数的选择（即特别是输入过滤器），并从半导体变换器的观点出发控制策略（即开关频率，死区时间，PWM算法，反馈控制）致谢这项研究是由捷克科学支持基金会根据同步电机牵引授予“永久磁铁驱动的电磁兼容性提供网络和它的可能性改善“，第102号/ 09 / P253。作者感谢到GAR资金支持。、参考 1 TAKAO, K., URUGA, K.表变化，动车组列车外形。铁道技术研究所的报告，2003，Vol. 44，No. 3，P. 103-108.。 2 YOSHIDA, K. 主要电路系统的使用直接驱动电机（DDM）。JR