調速高效永磁同步電動機及其驅動系統(tǒng)的研究.pdf

1、在國家“十五”科技攻關計劃“稀土永磁材料在高性能電機應用的共性關鍵技術”及遼寧省科學技術計劃“高性能釹鐵硼永磁電機的研制”的資助下，本文對中型調速高效永磁同步電動機及其驅動系統(tǒng)進行了系統(tǒng)、深入的研究。本文的內容可分為以下幾個部分： 首先，通過分析通用變頻器驅動永磁同步電動機開環(huán)運行時出現的各種問題及其原因，采取相應的改進措施：在通用變頻器方面合理增加電抗器來提高系統(tǒng)的功率因數；通過仿真設定適合泵類負載的U/f曲線以保證整個運行范

2、圍內變頻器和電動機的匹配。實際應用結果表明所采取的措施有一定實用價值。 其次，針對泵類負載的運行特點，為滿足調速高效PMSM系統(tǒng)效率優(yōu)化的要求，提出新的效率優(yōu)化控制策略，其核心是動態(tài)過程中損耗模型算法和穩(wěn)態(tài)過程中模糊邏輯變步長梯度搜索算法的結合；開發(fā)了基于TMS320LF2407A DSP的調速高效PMSM效率優(yōu)化控制系統(tǒng)，給出了逆變器硬件和軟件設計方案；對調速高效PMSM控制系統(tǒng)進行了整體性能試驗，試驗結果表明系統(tǒng)運行可靠，整

3、體效率有明顯提高。 再次，在實現專用驅動系統(tǒng)時，對驅動系統(tǒng)的速度控制器和定子電流滯環(huán)控制器進行了優(yōu)化，提出一種基于SVPWM和電流滯環(huán)控制的脈寬調制算法；開發(fā)了基于DSP和CPLD的調速高效PMSM數字化控制逆變器，給出了硬件和軟件設計方案；對PMSM樣機及逆變器與通用變頻器進行了性能對比實驗，前者系統(tǒng)性能有較大改善。 第四，給出了泵類負載下調速高效PMSM性能參數設計指標和電磁設計特點；應用三維電磁場分析了不同轉子結構

4、和電機尺寸對電動機性能參數的影響，確定了調速高效PMSM轉子磁路結構；給出提高系統(tǒng)功率因數和效率在電動機設計方面所采取的措施。研究了調速高效PMSM的場路結合設計方法，對樣機進行優(yōu)化設計。 第五，鑒于所設計調速高效永磁同步電動機在通風系統(tǒng)方面的改造，本文對改造后永磁同步電動機的通風結構進行研究。首先應用流體場分析幾種方案的優(yōu)缺點；然后應用有限元數值計算方法對轉子上軸向通風孔的位置進行了設計；最后應用三維溫度場對電機的溫度場進行校