高速永磁电机（high speed permanent magnet motor,HSPMM）具有效率高、功率密度高和动态响应速度快等优点,在高速加工中心、分子泵和飞轮储能等领域有着广阔的应用前景。但高速电机的驱动与传统电机驱动有所不同,要达到高速的要求,驱动系统中的功率器件开关频率要足够高。由于2018年中兴事件给了国人太大的刺激,因此本文采用了拥有较高开关频率的SiC MOSFET作为驱动系统的功率器件,并且使用了高性能国产芯片GD32F303作为驱动芯片来构造HSPMM驱动系统,尝试建立基于中国芯的高速永磁电机驱动系统。首先介绍了当前Si C功率器件和SiC驱动电路的研究现状,以及高速永磁电机的分类与发展。介绍了永磁同步电机的结构以及在各个坐标系下的PMSM数学模型,然后简单介绍了永磁同步电机的控制策略以及永磁同步电机的驱动控制系统。然后具体介绍了基于SiC高速永磁电机驱动系统平台的硬件电路以及软件的设计。在硬件电路的设计中,阐述了GD32F303硬件结构与原理并凸显出了其主控优势,详细阐述了电源、驱动电路、保护电路、位置信号检测电路等硬件电路的设计。在软件设计当中,利用软件设计的模块化思想阐述了程序流程设计。其次主要对永磁同步电机直接转矩控制原理进行了具体分析,并对其进行仿真分析;根据永磁同步电机直接转矩控制技术降低转矩脉动的经验,将Super-twisting非奇异快速终端滑模控制器用在直接转矩控制中,并对引入该滑模控制理论后的系统进行稳定性分析。最后则是根据第三章的软硬件电路搭建了实验平台,论证了基于SiC高速永磁电机驱动系统的可行性。
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