基于滑模变结构的无刷直流电机新型直接转矩控制研究
发布时间：2022-12-06 21:03
为了提高永磁无刷直流电机的控制性能,本论文从无刷直流电机控制策略的优化方面进行了深入研究,研究的的重点包括:（1）无刷电机的主要工作原理和数学模型;（2）围绕永磁无刷直流电机的直接转矩控制方式展开研究分析;（3）对无刷电机直接转矩控制（BLDCM DTC）中的定子磁链给定方式研究分析;（4）采用滑模变结构（SMC）代替PI控制实现新的转矩给定方案。具体内容如下:1、简要说明了BLDCM的基本特点和发展趋势,并阐述了BLDCM DTC策略的特点及其发展,对电机主要的先进控制算法进行详细的介绍和对比分析。2、对永磁无刷电机的基本原理进行了分析,在此基础上给出了基于理想化电机数学模型。就无刷电机最突出的广受关注的脉动问题和目前几种比较流行的控制系统进行了分析,为后文无刷电机的控制系统设计提供论据。3、介绍了直接转矩控制（DTC）的基本思想及其在BLDCM中的应用。对无刷电机直接转矩控制系统的基本原理和几大主要模块进行分析研究,在此基础上进行建模仿真结果分析。仿真结果证明了BLDCM DTC系统的优良动静态性能,但在转矩脉动以及鲁棒性等动静态性能上仍有提升的空间。4、提出了一种新型定子磁链幅值...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景以及意义
1.2 无刷电机概述
1.2.1 无刷电机的国内外发展概况
1.2.2 无刷电机的基本特点
1.2.3 无刷电机的应用和发展趋势
1.3 电机的直接转矩控制概述
1.3.1 电机的控制策略的发展
1.3.2 直接转矩控制的基本特点
1.3.3 DTC的国内外发展历史和研究现状
1.4 先进控制算法概述
1.5 本文的主要工作和研究内容
第2章 无刷直流电机的基本原理
2.1 无刷直流电机的基本组成
2.1.1 无刷电机本体结构
2.1.2 无刷电机的转子位置检测装置
2.1.3 电子换向电路
2.2 无刷直流电机的基本工作原理
2.3 BLDCM的基本数学模型分析
2.4 无刷直流电机的转矩脉动分析
2.5 BLDCM常见的控制系统
2.6 本章小结
第3章 无刷直流电机的直接转矩控制
3.1 BLDCMDTC的基本思想
3.1.1 无刷电机直接转矩控制特点
3.1.2 DTC控制在BLDCM中的应用分析
3.2 BLDCMDTC控制系统分析
3.2.1 电压空间矢量和逆变器开关表
3.2.2 定子磁链的观测
3.2.3 电磁转矩的观测
3.2.4 磁链扇区的判定方式分析
3.2.5 空间电压矢量的选择
3.3 BLDCMDTC的仿真建模
3.3.1 电机本体模块
3.3.2 磁链观测模块
3.3.3 直接转矩控制模块
3.3.4 逆变器模块
3.3.5 BLDCDTC仿真结果与分析
3.4 本章小结
第4章 一种新型定子磁链给定方式的BLDCMDTC
4.1 传统BLDCMDTC的实现
4.1.1 基于正六边形磁链轨迹的DTC方案
4.1.2 基于圆形磁链轨迹的DTC方案
4.2 BLDCM理想定子磁链轨迹分析
4.3 新型的定子磁链给定方法详解
4.3.1 转子磁链的给定
4.3.2 电枢磁链的给定
4.3.3 定子综合磁链的给定
4.4 基于新型定子磁链给定方法的BLDCM仿真建模
4.4.1 新型定子磁链给定方式的BLDCMDTC系统建模
4.4.2 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 基于滑模变结构的BLDCMDTC转矩给定方案
5.1 滑模变结构基本特征
5.1.1 滑模变结构的基本原理
5.1.2 变结构的基本控制方案
5.2 基于积分滑模控制器的新型转矩给定方式
5.2.1 传统滑模控制下的转矩给定方式分析
5.2.2 非线性积分切换函数设计
5.2.3 混合趋近率的选择
5.2.4 稳定性分析
5.2.5 趋近时间分析
5.2.6 抖振分析
5.3 仿真与结果分析
5.3.1 新型磁链设定下BLDCMDTC转速滑模控制系统建模
5.3.2 系统仿真结果与分析
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间的学术论文成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进的无刷直流电机直接转矩控制策略[J]. 周运杰,潘峰,卢沁雄,闫庚龙,韩如成. 电气传动. 2017(09)
[2]一种抑制无刷直流电机转矩脉动的调制方法[J]. 王少鹏,张安堂,王君力. 空军工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]新型无刷直流电机直接转矩控制优化研究[J]. 周渝,佃松宜,蒲明. 计算机仿真. 2017(03)
[4]基于优化滑模观测器的无刷直流电机变结构直接转矩控制[J]. 李文帅,吴爱国,董娜. 电工电能新技术. 2017(01)
[5]基于DSP的无刷直流电机电流峰值控制[J]. 边春元,薛胜先,李世印,康淼淼. 东北大学学报(自然科学版). 2016(07)
[6]一种新型低转矩脉动电励磁双凸极无刷直流电机[J]. 赵星,周波,史立伟. 中国电机工程学报. 2016(15)
[7]基于转矩脉动特性的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法[J]. 朱俊杰,杨龙,贤扬. 信息与控制. 2014(06)
[8]一种永磁同步电机直接转矩控制无传感器运行优化方法[J]. 刘英培,栗然. 中国电机工程学报. 2014(30)
[9]无刷直流电机改进型直接转矩控制研究[J]. 林海,梁中,闫茂德,李晓辉,李刚,陈金平. 电气传动. 2014(08)
[10]矿用无刷直流电机绕组导通方式研究[J]. 刘立民. 中国新通信. 2014(14)
博士论文
[1]无刷直流电动机转矩脉动控制技术的研究[D]. 王海峰.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]无刷电机控制系统中的若干问题研究[D]. 杨雅薇.浙江大学 2017
[2]基于DSP的无刷直流电机调速系统的研究与设计[D]. 王宗收.河北科技大学 2016
[3]高性能永磁无刷直流电机调速系统的研究[D]. 李朝阳.内蒙古科技大学 2014
[4]无刷直流电机直接转矩控制系统设计与研究[D]. 王硕.天津大学 2014
[5]无刷直流电机滑模变结构控制研究[D]. 马林.中南林业科技大学 2013
[6]无刷直流电机自适应模糊PID算法研究[D]. 王小波.长安大学 2013
[7]基于自适应滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[D]. 卢娜.天津大学 2008
本文编号：3711628
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景以及意义
1.2 无刷电机概述
1.2.1 无刷电机的国内外发展概况
1.2.2 无刷电机的基本特点
1.2.3 无刷电机的应用和发展趋势
1.3 电机的直接转矩控制概述
1.3.1 电机的控制策略的发展
1.3.2 直接转矩控制的基本特点
1.3.3 DTC的国内外发展历史和研究现状
1.4 先进控制算法概述
1.5 本文的主要工作和研究内容
第2章 无刷直流电机的基本原理
2.1 无刷直流电机的基本组成
2.1.1 无刷电机本体结构
2.1.2 无刷电机的转子位置检测装置
2.1.3 电子换向电路
2.2 无刷直流电机的基本工作原理
2.3 BLDCM的基本数学模型分析
2.4 无刷直流电机的转矩脉动分析
2.5 BLDCM常见的控制系统
2.6 本章小结
第3章 无刷直流电机的直接转矩控制
3.1 BLDCMDTC的基本思想
3.1.1 无刷电机直接转矩控制特点
3.1.2 DTC控制在BLDCM中的应用分析
3.2 BLDCMDTC控制系统分析
3.2.1 电压空间矢量和逆变器开关表
3.2.2 定子磁链的观测
3.2.3 电磁转矩的观测
3.2.4 磁链扇区的判定方式分析
3.2.5 空间电压矢量的选择
3.3 BLDCMDTC的仿真建模
3.3.1 电机本体模块
3.3.2 磁链观测模块
3.3.3 直接转矩控制模块
3.3.4 逆变器模块
3.3.5 BLDCDTC仿真结果与分析
3.4 本章小结
第4章 一种新型定子磁链给定方式的BLDCMDTC
4.1 传统BLDCMDTC的实现
4.1.1 基于正六边形磁链轨迹的DTC方案
4.1.2 基于圆形磁链轨迹的DTC方案
4.2 BLDCM理想定子磁链轨迹分析
4.3 新型的定子磁链给定方法详解
4.3.1 转子磁链的给定
4.3.2 电枢磁链的给定
4.3.3 定子综合磁链的给定
4.4 基于新型定子磁链给定方法的BLDCM仿真建模
4.4.1 新型定子磁链给定方式的BLDCMDTC系统建模
4.4.2 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 基于滑模变结构的BLDCMDTC转矩给定方案
5.1 滑模变结构基本特征
5.1.1 滑模变结构的基本原理
5.1.2 变结构的基本控制方案
5.2 基于积分滑模控制器的新型转矩给定方式
5.2.1 传统滑模控制下的转矩给定方式分析
5.2.2 非线性积分切换函数设计
5.2.3 混合趋近率的选择
5.2.4 稳定性分析
5.2.5 趋近时间分析
5.2.6 抖振分析
5.3 仿真与结果分析
5.3.1 新型磁链设定下BLDCMDTC转速滑模控制系统建模
5.3.2 系统仿真结果与分析
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间的学术论文成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进的无刷直流电机直接转矩控制策略[J]. 周运杰,潘峰,卢沁雄,闫庚龙,韩如成. 电气传动. 2017(09)
[2]一种抑制无刷直流电机转矩脉动的调制方法[J]. 王少鹏,张安堂,王君力. 空军工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]新型无刷直流电机直接转矩控制优化研究[J]. 周渝,佃松宜,蒲明. 计算机仿真. 2017(03)
[4]基于优化滑模观测器的无刷直流电机变结构直接转矩控制[J]. 李文帅,吴爱国,董娜. 电工电能新技术. 2017(01)
[5]基于DSP的无刷直流电机电流峰值控制[J]. 边春元,薛胜先,李世印,康淼淼. 东北大学学报(自然科学版). 2016(07)
[6]一种新型低转矩脉动电励磁双凸极无刷直流电机[J]. 赵星,周波,史立伟. 中国电机工程学报. 2016(15)
[7]基于转矩脉动特性的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法[J]. 朱俊杰,杨龙,贤扬. 信息与控制. 2014(06)
[8]一种永磁同步电机直接转矩控制无传感器运行优化方法[J]. 刘英培,栗然. 中国电机工程学报. 2014(30)
[9]无刷直流电机改进型直接转矩控制研究[J]. 林海,梁中,闫茂德,李晓辉,李刚,陈金平. 电气传动. 2014(08)
[10]矿用无刷直流电机绕组导通方式研究[J]. 刘立民. 中国新通信. 2014(14)
博士论文
[1]无刷直流电动机转矩脉动控制技术的研究[D]. 王海峰.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]无刷电机控制系统中的若干问题研究[D]. 杨雅薇.浙江大学 2017
[2]基于DSP的无刷直流电机调速系统的研究与设计[D]. 王宗收.河北科技大学 2016
[3]高性能永磁无刷直流电机调速系统的研究[D]. 李朝阳.内蒙古科技大学 2014
[4]无刷直流电机直接转矩控制系统设计与研究[D]. 王硕.天津大学 2014
[5]无刷直流电机滑模变结构控制研究[D]. 马林.中南林业科技大学 2013
[6]无刷直流电机自适应模糊PID算法研究[D]. 王小波.长安大学 2013
[7]基于自适应滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[D]. 卢娜.天津大学 2008
本文编号：3711628
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