永磁同步电机非线性建模的研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TM351密级：公开UDC：621.3学号：152171永磁同步电机非线性建模的研究研究生姓名：：：：吴丹导师姓名：：：：黄允凯教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电气工程论文答辩日期2018年5月17日二级学科名称学位授予日期年月日答辩委员会主席陈新之评阅人房淑华付兴贺2018年6月日硕硕硕士学位论文硕士学位论文永磁同步电机非线性建模的研究专业名称：电气工程研究生姓名：吴丹导师姓名：黄允凯教授本论文获国家自然科学基金项目（5177034）和江苏省自然科学

2、基金项目（BK20161426）资助。RESEARCHONNONLINEARMODELINGOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMACHINESAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWUDanSupervisedbyProf.HUANGYun-kaiSchoolofElectricalEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南

3、大学学位论文独创性声明东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学学位论文使用授权声明东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技

4、术信息研究所（含万方数据）、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMach

5、ines,PMSM）因宽调速范围和高效率等优势在高速、大功率、高性能场合有着广泛的应用前景，但PMSM及其驱动系统的性能在实际运行中受空间谐波、磁路饱和、交叉饱和、交叉耦合等诸多非线性因素的影响较大，传统的线性模型不能准确反应系统的真实动态特性，因此准确而快速的PMSM非线性建模成为高精度、高性能控制领域的研究焦点。本文以三相PMSM为研究对象，探讨三相PMSM的非线性建模方法，研究基于有限元仿真数据建立通用的三相PMSM查表法模型的方法并对模型进行验证分析，主要工作如下：首先，对PMSM运行中存在的非

6、线性因素及其对系统运行性能的影响进行分析总结，在PMSM线性模型的基础上，考虑各种非线性因素，推导PMSM的通用非线性数学模型。以样机对应的有限元仿真数据为例，分析其磁链和转矩随电流和转子位置的非线性变化关系，映证所推导的数学模型的合理性。其次，基于有限元仿真得到的非线性磁链特性及转矩特性数据，研究建立PMSM非线性查表法模型的多种方法，包括采用正磁化磁链表格和逆磁化电流表格的模型，以及采用全转矩表格和单独采用转矩脉动表格的模型，并探讨正磁化表格的求逆算法以及采用离散傅里叶变换进一步实现逆磁化电流表格的

7、简化。在此基础上，建立通用集成的三相PMSM非线性本体模型，可提供多种表格模式的选择，并可直接与外围电路结合进行驱动系统的仿真分析。再次，利用有限元场路联合仿真的结果分别与所建立的PMSM查表法模型和PMSM线性模型的仿真结果对比，从精度角度验证所建模型的合理性与准确性，从速度角度验证所建模型的高效快速性，并搭建样机实验平台，通过实验结果进一步验证所建模型。最后，针对所建PMSM查表法模型中不同表格模式的选择，对比分析正磁化磁链表格模型和逆磁化电流表格模型在不同运行工况下对模型精度的影响，以及采用电流频

8、域分量系数表格的模型相对于时域电流表格模型的优缺点，并从精度要求、存储容量需求等方面对采用全转矩表格的模型和单独采用转矩表格的模型进行对照分析。关键词：永磁同步电机，非线性建模，有限元分析，查表法IAbstractAbstractPermanentmagnetsynchronousmachines(PMSM)haveshownwideapplicationprospectsinhigh-speed,high-power,andhigh-pe