宽转速范围表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

发布时间：2017-10-09 15:00

  本文关键词：宽转速范围表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

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【摘要】：永磁同步电机具有高功率密度、高效率等优点,广泛应用于伺服系统。实现永磁同步电机矢量控制的前提是准确地获取其转子位置和转速信息。通常采用的机械式位置传感器不仅增加了系统的成本和复杂性,同时还因其自身的局限性限制了永磁同步电机在一些高温、高腐蚀等场合的应用。为了解决这个难题,永磁同步电机无位置控制技术运应而生,并成为了当前的研究热点。本文首先介绍了PMSM及其控制技术的发展历程和现状,并重点介绍了现有的PMSM无位置传感器控制技术。其次,建立永磁同步电机数学模型,分析了矢量控制原理。并对多种矢量控制策略进行对比分析,最终选择id=0的控制策略。搭建了仿真模型对PMSM的矢量控制系统的控制性能进行验证。然后重点介绍了宽转速范围永磁同步电机无位置传感器控制技术。在分析了SPMSM“饱和凸极性”原理的基础上,推导了脉振高频电压信号注入法无位置控制的原理。之后,在传统反电势直接计算法中引入锁相环实现转速和位置估算。进一步,采用新型位置误差信号融合的方式实现上述两种方法的复合,使得切换过程更加平滑,简化了位置观测器的结构。考虑速度电动势对脉振高频电压信号注入法的影响,根据其位置估计误差与转速的关系,提出一种转速切换区间阀值选取的理论方法。最后,搭建仿真模型对上述理论分析进行仿真验证。最后介绍本文实验所用的基于RT-LAB控制器的永磁同步电机矢量控制平台的软硬件部分设计思路。在此基础上进行实验验证,分别进行了有位置传感器矢量控制实验,脉振高频电压信号注入法低速无位置控制实验和宽转速范围SPMSM无位置控制实验。实验结果验证了本文所提控制方案的可行性和有效性。
【关键词】：表贴式永磁同步电机 脉振高频信号注入法 基于锁相环的反电势计算法 宽转速范围无位置控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 永磁同步电机控制技术研究现状13
• 1.2 PMSM的基本结构概述13-14
• 1.3 PMSM控制技术概述14-15
• 1.4 无位置传感器控制技术概述15-17
• 1.5 本文研究背景及主要研究内容17-18
• 第二章 永磁同步电机矢量控制系统18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 PMSM的数学模型18-20
• 2.2.1 坐标变换18-19
• 2.2.2 基本方程19-20
• 2.3 PMSM矢量控制的基本原理20-21
• 2.4 PMSM矢量控制系统的仿真分析21-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 永磁同步电机无位置传感器控制系统26-45
• 3.1 引言26
• 3.2 脉振高频电压信号注入法低速无位置控制26-30
• 3.2.1 饱和凸极性原理26-27
• 3.2.2 脉振高频电压信号注入法无位置传感器控制27-29
• 3.2.3 初始位置估计收敛性分析29-30
• 3.3 基于锁相环的反电势法中高速无位置传感器控制30-32
• 3.4 宽转速范围永磁同步电机无位置传感器控制32-35
• 3.5 复合控制转速切换区间分析35-38
• 3.6 仿真研究38-44
• 3.6.1 脉振高频电压信号注入法低速无位置控制38-40
• 3.6.2 宽转速范围无位置控制40-42
• 3.6.3 复合控制转速切换区间分析42-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第四章 实验系统软硬件设计45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 实验系统硬件设计45-54
• 4.2.1 功率电路设计45-49
• 4.2.2 采样调理电路设计49-51
• 4.2.3 保护电路51-53
• 4.2.4 RT-LAB控制器及其接口电路53-54
• 4.3 系统软件设计54-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 实验验证60-65
• 5.1 引言60
• 5.2 有位置传感器矢量控制系统实验60-61
• 5.3 无位置传感器控制系统实验61-64
• 5.3.1 脉振高频电压信号注入法低速无位置控制实验61-62
• 5.3.2 宽转速范围无位置控制实验62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 对后续工作的展望65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 在学期间发表的学术论文和研究成果73

【参考文献】

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本文编号：1000821