不对称负载下盘式对转永磁同步电机的控制策略研究

基本信息
批准号:51707062
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:吴轩
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:高剑,冯垚径,饶志蒙,邵俊波,陈坤
关键词:
定子磁链观测器模型预测转矩控制不对称负载盘式对转永磁同步电机
结项摘要

Electric propulsion system is an important component of modern ships, underwater vehicles and other marine engineering equipments, whether its poor or good performance relates to the achievement for China's "marine country" strategy. Marine engineering equipment electric propulsion system has high demand for compact structure, small size, large torque density. Disc Contra-rotating Permanent Magnet Synchronous Motor (DCR-PMSM)is new type motor with the structure of a single stator and double rotor. Which can realize two rotors’ rotating reversely at the same speed with utilizing only one controller,especially suitable for the marine engineering equipment electric propulsion system.However,it is a big challenge to realize independent controlling of the DCR-PMSM under unbalanced load, since the two rotor torques are inter- relating and intercoupling.. Therefore, the project intends to study the following to solve the problem that traditional control strategy of the motor under unbalanced load with large torque ripple, poor dynamic response and other issues: 1) The torque characteristics of DCR-PMSM which is applied with the model predictive torque control theory; 2)Stator flux linkage observation in the case of two back electromotive force superposition under unbalanced load; 3) A strategy to choose the optimal stator voltage space vector; 4) The overall control strategy of model predictive torque control theory on DCR-PMSM. The implementation of the project will have scientific significance for promoting the development of propulsion motor drive system technology, and perfecting the theoretical system of model predictive control theory.

电力推进系统是现代舰船、水下航行器等海洋工程装备的重要组成部分,其性能优劣关系到我国“海洋强国”战略的实现。海洋工程装备电力推进系统要求结构紧凑、体积小、转矩密度大。盘式对转永磁同步电机采用单定子、双转子结构,只有一套定子绕组,只需要一台控制器就能同时驱动两个转子同速、反向旋转,特别适用于海洋工程装备推进系统。但是,由于该电机的两个转子转矩相互关联和耦合,要实现不对称负载下转矩的兼顾控制是一大难题。为此,本项目拟通过研究以下内容来解决在不对称负载下该电机传统控制策略存在的转矩脉动大、动态响应性能差等问题:1)模型预测转矩控制策略下盘式对转永磁电机的转矩特性;2)不对称负载下两个反电动势叠加状况下的定子磁链观测;3)最优定子电压空间矢量选择策略;4)盘式对转永磁电机的模型预测转矩总体控制策略。项目的实施将对推进电机驱动技术、模型预测控制理论的发展和完善具有重要科学意义。

项目摘要

电力推进系统是现代舰船、水下航行器等海洋工程装备的重要组成部分,其性能优劣关系到我国“海洋强国”战略的实现。海洋工程装备电力推进系统要求结构紧凑、体积小、转矩密度大。盘式对转永磁同步电机采用单定子、双转子结构,只有一套定子绕组,只需要一台控制器就能同时驱动两个转子同速、反向旋转,特别适用于海洋工程装备推进系统。但是,由于该电机的两个转子转矩相互关联和耦合,要实现不对称负载下转矩的兼顾控制是一大难题。因此,针对在不对称负载下该电机传统控制策略存在的转矩脉动大、动态响应性能差等问题,本项目主要研究了以下内容:1)有限控制集模型预测转矩控制策略下盘式对转永磁电机的转矩特性;2)不对称负载下两个反电动势叠加状况下的定子磁链观测;3)最优定子电压空间矢量选择策略;4)盘式对转永磁电机的有限控制集模型预测转矩总体控制策略。项目的实施将对推进电机驱动技术、模型预测控制理论的发展和完善具有重要科学意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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