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1、永磁同步電機最小損耗預測電流控制PermanentMagnetSynchronousMotorLossMinimizationPredictiveCurrentControl學科專業(yè)：電氣工程作者姓名：李帆指導教師：夏長亮教授天津大學電氣自動化與信息工程工程學院二零一七年十二月摘要在需要電機長時間、高負荷運行的石油開采、鋼鐵加工、煤炭挖掘等領域中，效率是衡量電機性能的一個重要指標。近年來，隨著永磁同步電機在以上領域的應用日益廣泛，采用新材料，改進電機設計或通過最小損耗控制方法來進一步提高電機效率已經(jīng)成為研究熱點。然而，傳統(tǒng)的基于搜索技
2、術(shù)的最小損耗控制方法收斂速度慢，不適用于負載經(jīng)常發(fā)生變化的場合，傳統(tǒng)的基于損耗模型的最小損耗控制方法需進行復雜的參數(shù)整定工作，且整定原理及量測設備引起的參數(shù)整定誤差會影響其損耗抑制效果。此外，在得到能夠使電機損耗最小的電流或磁鏈給定值后，若不能通過合適的電機控制算法對其進行準確跟蹤同樣會影響損耗抑制效果。本文對傳統(tǒng)基于模型的最小損耗控制方法進行改進，旨在設計一種無需參數(shù)計算的最小損耗控制方法。為此，首先分析了永磁同步電機運行過程中的損耗來源，并對最小損耗下的定子d軸電流關(guān)于電機鐵耗與定子磁鏈的表達式進行推導，而后設計卡爾曼觀測器對定子
3、電流的鐵耗分量進行實時觀測，根據(jù)觀測結(jié)果計算出定子磁鏈幅值并從輸入功率中分離出鐵耗值。該方法一方面能夠省去傳統(tǒng)基于模型的損耗抑制方法中復雜的參數(shù)整定工作并避免參數(shù)整定誤差對損耗抑制效果的影響，另一方面，定子電流鐵耗分量的觀測結(jié)果還可用于形成考慮鐵耗影響的改進預測電流控制方法，進而能夠消除傳統(tǒng)預測電流控制中忽略鐵耗引起的的電流跟蹤誤差，為提高損耗抑制效果提供有力保障。最后，本文搭建了永磁同步電機控制系統(tǒng)實驗平臺，并通過實驗驗證了本文所提方法的有效性。實驗結(jié)果表明，采用考慮鐵耗影響的預測電流控制方式能夠明顯改善傳統(tǒng)方法的電流跟蹤效果。本文
4、所提的基于鐵耗在線計算的最小損耗控制方法具有較好的動態(tài)性能，能夠在不影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩控制效果的前提下使電機快速穩(wěn)定地運行在最小損耗狀態(tài)下，并具有較傳統(tǒng)最小損耗預測電流控制方法更佳的節(jié)能效果。關(guān)鍵詞：永磁同步電機，最小損耗控制，卡爾曼觀測器，預測電流控制IABSTRACTEfficiencyhasbecomeanimportantindexforevaluatingthemotorperformanceinthefieldsofoilexploration,steelprocessing,coalmining,etc.Inrecentyea
5、rs,thepermanentmagnetsynchronousmotorhasbeenincreasinglywidelyusedinthosefields,whichmakestheimprovementofthemotormaterials,designsorimprovethelossminimizationcontrolmethodbecamearesearchhotspot.However,thetraditionallossminimizationcontrolmethodbasedonsearchtechnologyh
6、asaslowconvergencespeed,andthetraditionallossminimizationcontrolmethodbasedonlossmodelneedscomplexparametersoff-linecalculatingwork,andtheparametercalculationerrormayaffectitseffect.Inaddition,thecurrenttrackingerrorinthetraditionalpredictivecurrentcontrolmethodcasedbyn
7、eglectingtheironlosswillalsoaffecttheenergysavingeffectofthetraditionallossminimizationpredictivecurrentcontrol.Thispaperpresentsanovellossminimizationcontrolmethodbasedonironlosson-linecalculation.Theproposedmethodcalculatestheoptimald-axiscurrentwhichcanminimizethelos
8、sbythevalueoftheironlossandthefluxmodulus.AKalmanobserverisdesignedtoobservethestatorcurrentironlossvariable,a
