论文总字数：25659字

摘 要

永磁同步电机凭借其优异的性能，在自动化等领域得到了广泛的运用。而要想令它达到令人满意的控制效果，就必须对控制参数进行整定，而这些参数的整定都需要电机的参数来完成。因此，获得电机的电磁参数便成了不可或缺的一环，对这些参数进行离线辨识也就具有了重要意义。本文旨在设计一套表贴式永磁同步电机的离线参数辨识方法，能够保持计算简便且精度较高。

本文首先分析了表贴式永磁同步电机的数学模型，研究了该电机的矢量控制策略和空间矢量脉宽调制技术。进而研究了影响永磁同步电机参数变化的原因，基于MATLAB/Simulink搭建了永磁同步电机模型和调速系统，开展了参数辨识研究，具体包括定子电阻、交直轴电感、永磁体磁链的离线辨识方法。之后对MATLAB/Simulink中搭建永磁同步电机模型中，逆变器存在的非线性因素，分析了其对参数辨识精度的影响，并探索了通过多次采样对该非线性进行补偿的方法。最后总结了本文的主要工作和不足，并对进一步的研究前景进行了展望。

关键词：永磁同步电机，离线辨识，逆变器非线性

Abstract

Permanent magnet synchronous motors(PMSM) have been heavily used in automation and other fields due to their excellent performance. For the purpose of achieving excellent results in the control of PMSM, the control parameters must be set. And the tuning of these parameters requires the parameters of the motor to complete. Therefore, obtaining the electromagnetic parameters of the motor has become an indispensable part, and it is of great significance to identify these parameters offline. The purpose of this paper is to design an offline parameter identification method for surface-mount permanent magnet synchronous motor, which can keep the calculation simple and recognition accuracy high.

This paper first analyzes the mathematical model of PMSM, and studies the vector control strategy and SVPWM technology of the motor. Furthermore, the causes of the parameters variation of PMSM are studied. PMSM model and its speed control system are built based on MATLAB/Simulink, and the parameter identification research is carried out, including offline identification methods of stator resistance, quadrature axis inductance, direct axis inductance and permanent magnet’s flux linkage. Then, for the nonlinear factors of PMSM model in MATLAB/Simulink, these factors of the inverter are analyzed, and its influence on the parameter identification accuracy is analyzed, and the method of compensating the nonlinearity by multiple sampling is explored. Finally, the main work and inadequacies of this paper are summarized, and the prospects for future research are prospected.

KEY WORDS：Permanent magnet synchronous motors，Offline identification, Inverter nonlinearity

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景与意义 1

1.2永磁同步电机简介 1

1.3参数辨识方法 2

1.3.1永磁同步电机参数辨识方法 2

1.3.2国内外研究现状 4

1.4本文的主要工作 6

第二章 永磁同步电机工作原理 7

2.1引言 7

2.2永磁同步电机的结构 7

2.3永磁同步电机的数学模型 9

2.4永磁同步电机的控制策略 9

2.4.1永磁同步电机矢量控制 9

2.4.2 SVPWM 12

2.5本章小结 14

第三章 离线参数辨识方法 15

3.1引言 15

3.2电机参数变化的影响因素 15

3.3永磁同步电机的离线参数辨识 16

3.3.1定子电阻辨识 16

3.3.2定子电感辨识方法 17

3.3.3永磁体磁链辨识方法 18

3.4逆变器非线性因素分析以及对参数辨识的影响 19

3.5本章小结 21

第四章 永磁同步电机离线参数辨识的仿真模型 22

4.1引言 22

4.2定子电阻辨识仿真 22

4.3定子电感辨识仿真 23

4.4转子永磁体磁链辨识仿真 25

4.5考虑逆变器非线性因素下的离线辨识仿真 26

4.5.1逆变器管压降的影响 26

4.5.2死区时间的影响 27

4.5.3定子电阻辨识 29

4.6本章小结 29

第五章 总结与展望 30

参考文献 32

致 谢 34

第一章 绪论

1.1课题背景与意义

电机是一种在日常生活和工业生产中都发挥着重要作用的装置。每当人们想到电机的使用时，各式各样的机器人常常会让人想起，而在它们的伺服控制系统中，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）发挥了极其重要的作用。此外，在更多的尖端领域也同样见到了永磁同步电机的应用。

永磁同步电机是一个十分复杂的控制对象，具有多变量、强耦合、非线性和变参数等特点，为了获得较好的控制性能，需要对其采用一定的控制算法。在应用传统控制策略控制永磁同步电机时，想要获得良好的控制效果，离不开永磁同步电机的电磁参数。例如在本文后面将要使用到的矢量控制策略中，转速环整定要根据永磁体磁链来设定，而电机定子电阻和交轴电感以及直轴电感等参数则决定了对电流环的整定效果[1]。所以在提高电机的控制性能的研究中，永磁同步电机的参数辨识起着重要作用 。

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