船舶永磁同步電機全速度范圍無位置傳感器控制研究
發(fā)布時間：2022-01-09 23:35
隨著船舶大功率交流調(diào)速系統(tǒng)的進步與電力電子技術的發(fā)展,以及人類環(huán)境保護意識的提高,電力推進船舶在進入二十一世紀后得到了快速的發(fā)展,本文以船舶永磁同步電機無位置傳感器控制為研究課題,對全速度范圍無位置傳感器控制技術進行了研究。本文首先分析了永磁同步電機結構并建立了不同坐標系下的數(shù)學模型,并對其控制策略與無位置傳感器控制技術進行了研究,探討了不同控制算法的優(yōu)缺點。其次針對反電動勢積分法在實際應用中受到電流采樣及逆變器非線性的影響導致積分漂移的問題,提出了一種帶補償?shù)牡屯V波器替代積分結構的改進反電動勢積分算法,有效地解決了積分漂移問題。針對反電動勢積分法在零低速無法使用的問題,采用I/F控制算法實現(xiàn)零低速無位置傳感器控制,并對轉子預定位算法進行了研究,提高了 I/F控制在啟動時的帶載能力。接下來分析了反電動勢積分法與I/F控制算法的切換問題,利用電機轉矩功角自平衡特性設計了一種穩(wěn)定的過渡方法。借助Matlab/Simulink對全速度范圍無位置傳感器控制進行了仿真建模,驗證了算法的有效性。在此基礎上詳細分析了電機電阻及電感參數(shù)的變化原因以及對無位置傳感器控制算法的影響,并研究了電機參數(shù)靜態(tài)...
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１永磁電機轉子結構??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｒｏｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＰＭＳＭ??圖２．１（ａ）為表貼式永磁同步電機，永磁體安裝在轉子鐵芯表面，永磁體產(chǎn)生的??
?子表面，其結構強度受到一定限制，一般不適用于高轉速運行場合，通常轉速在??３０００ｒ／ｍｉｎ以內(nèi)，表貼式永磁同步電機交直軸電感差異很小。圖２．１（ｂ）為表面嵌入??式永磁同步電機，與表貼式不同之處在于永磁體嵌入到鐵芯凹槽之中與鐵芯組成??圓柱體，在機械強度上要大于表貼式永磁電機。圖２．１（ｃ）與（ｄ）是兩種內(nèi)置式永磁同??步電機，區(qū)別在于永磁體一個是沿著徑向排布另一類沿周向排布，內(nèi)置式永磁同??步電機機械結構可靠，通常應用在較高轉速場合。??２．?２永磁同步電機數(shù)學模型??永磁同步電機具有非線性、強耦合的特點，為了簡化其數(shù)學模型，通常通過??坐標變換的形式從三相固定坐標系投影到兩相旋轉坐標系，使得原電機模型中的??部分變量解耦，降低了數(shù)學模型的復雜程度，能夠適應新的控制方式。??在建立三相永磁同步電機數(shù)學模型時通常需要做出一些假設［２５］：??（１）
?子表面，其結構強度受到一定限制，一般不適用于高轉速運行場合，通常轉速在??３０００ｒ／ｍｉｎ以內(nèi)，表貼式永磁同步電機交直軸電感差異很小。圖２．１（ｂ）為表面嵌入??式永磁同步電機，與表貼式不同之處在于永磁體嵌入到鐵芯凹槽之中與鐵芯組成??圓柱體，在機械強度上要大于表貼式永磁電機。圖２．１（ｃ）與（ｄ）是兩種內(nèi)置式永磁同??步電機，區(qū)別在于永磁體一個是沿著徑向排布另一類沿周向排布，內(nèi)置式永磁同??步電機機械結構可靠，通常應用在較高轉速場合。??２．?２永磁同步電機數(shù)學模型??永磁同步電機具有非線性、強耦合的特點，為了簡化其數(shù)學模型，通常通過??坐標變換的形式從三相固定坐標系投影到兩相旋轉坐標系，使得原電機模型中的??部分變量解耦，降低了數(shù)學模型的復雜程度，能夠適應新的控制方式。??在建立三相永磁同步電機數(shù)學模型時通常需要做出一些假設［２５］：??（１）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]IF控制結合滑模觀測器的永磁同步電機無位置傳感器復合控制策略[J]. 劉計龍,肖飛,麥志勤,高山,余錫文. 電工技術學報. 2018(04)
[2]永磁同步電機無位置傳感器控制技術研究綜述[J]. 劉計龍,肖飛,沈洋,麥志勤,李超然. 電工技術學報. 2017(16)
[3]永磁同步電機全速范圍無速度傳感器控制[J]. 胡慶波,孫春媛. 電機與控制學報. 2016(09)
[4]永磁同步電機無傳感器控制及其啟動策略[J]. 張耀中,黃進,康敏. 電機與控制學報. 2015(10)
[5]新型磁鏈觀測算法及其在永磁同步電機無位置傳感器控制中的應用[J]. 李彪,李黎川. 西安交通大學學報. 2015(11)
[6]永磁同步電機參數(shù)辨識研究綜述[J]. 李紅梅,陳濤. 電子測量與儀器學報. 2015(05)
[7]表貼式永磁同步電機的多參數(shù)在線辨識[J]. 楊宗軍,王莉娜. 電工技術學報. 2014(03)
[8]永磁同步電機電感參數(shù)測量系統(tǒng)的設計與分析[J]. 曹艷玲,文彥東. 微電機. 2013(12)
[9]帶通濾波器法電壓積分型定子磁鏈觀測器[J]. 李紅,羅裕,韓邦成,陳彥鵬. 電機與控制學報. 2013(09)
[10]電力推進科考船總體設計要點綜述[J]. 吳剛. 船舶與海洋工程. 2013(03)
博士論文
[1]永磁同步電機全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D]. 王子輝.浙江大學 2012
[2]永磁同步電機無位置傳感器運行控制技術研究[D]. 李冉.浙江大學 2012
[3]基于擴展卡爾曼濾波的無位置傳感器PMSM系統(tǒng)研究[D]. 李波.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[4]基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D]. 秦峰.浙江大學 2006
[5]高性能永磁同步電機直接轉矩控制[D]. 孫丹.浙江大學 2004
[6]無位置傳感器同步電機直接轉矩控制理論研究與實踐[D]. 田淳.南京航空航天大學 2002
碩士論文
[1]永磁同步電機無位置傳感器控制研究[D]. 姜瑞.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]永磁同步電機無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究[D]. 張耀中.浙江大學 2015
本文編號：3579646
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１永磁電機轉子結構??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｒｏｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＰＭＳＭ??圖２．１（ａ）為表貼式永磁同步電機，永磁體安裝在轉子鐵芯表面，永磁體產(chǎn)生的??
?子表面，其結構強度受到一定限制，一般不適用于高轉速運行場合，通常轉速在??３０００ｒ／ｍｉｎ以內(nèi)，表貼式永磁同步電機交直軸電感差異很小。圖２．１（ｂ）為表面嵌入??式永磁同步電機，與表貼式不同之處在于永磁體嵌入到鐵芯凹槽之中與鐵芯組成??圓柱體，在機械強度上要大于表貼式永磁電機。圖２．１（ｃ）與（ｄ）是兩種內(nèi)置式永磁同??步電機，區(qū)別在于永磁體一個是沿著徑向排布另一類沿周向排布，內(nèi)置式永磁同??步電機機械結構可靠，通常應用在較高轉速場合。??２．?２永磁同步電機數(shù)學模型??永磁同步電機具有非線性、強耦合的特點，為了簡化其數(shù)學模型，通常通過??坐標變換的形式從三相固定坐標系投影到兩相旋轉坐標系，使得原電機模型中的??部分變量解耦，降低了數(shù)學模型的復雜程度，能夠適應新的控制方式。??在建立三相永磁同步電機數(shù)學模型時通常需要做出一些假設［２５］：??（１）
?子表面，其結構強度受到一定限制，一般不適用于高轉速運行場合，通常轉速在??３０００ｒ／ｍｉｎ以內(nèi)，表貼式永磁同步電機交直軸電感差異很小。圖２．１（ｂ）為表面嵌入??式永磁同步電機，與表貼式不同之處在于永磁體嵌入到鐵芯凹槽之中與鐵芯組成??圓柱體，在機械強度上要大于表貼式永磁電機。圖２．１（ｃ）與（ｄ）是兩種內(nèi)置式永磁同??步電機，區(qū)別在于永磁體一個是沿著徑向排布另一類沿周向排布，內(nèi)置式永磁同??步電機機械結構可靠，通常應用在較高轉速場合。??２．?２永磁同步電機數(shù)學模型??永磁同步電機具有非線性、強耦合的特點，為了簡化其數(shù)學模型，通常通過??坐標變換的形式從三相固定坐標系投影到兩相旋轉坐標系，使得原電機模型中的??部分變量解耦，降低了數(shù)學模型的復雜程度，能夠適應新的控制方式。??在建立三相永磁同步電機數(shù)學模型時通常需要做出一些假設［２５］：??（１）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]IF控制結合滑模觀測器的永磁同步電機無位置傳感器復合控制策略[J]. 劉計龍,肖飛,麥志勤,高山,余錫文. 電工技術學報. 2018(04)
[2]永磁同步電機無位置傳感器控制技術研究綜述[J]. 劉計龍,肖飛,沈洋,麥志勤,李超然. 電工技術學報. 2017(16)
[3]永磁同步電機全速范圍無速度傳感器控制[J]. 胡慶波,孫春媛. 電機與控制學報. 2016(09)
[4]永磁同步電機無傳感器控制及其啟動策略[J]. 張耀中,黃進,康敏. 電機與控制學報. 2015(10)
[5]新型磁鏈觀測算法及其在永磁同步電機無位置傳感器控制中的應用[J]. 李彪,李黎川. 西安交通大學學報. 2015(11)
[6]永磁同步電機參數(shù)辨識研究綜述[J]. 李紅梅,陳濤. 電子測量與儀器學報. 2015(05)
[7]表貼式永磁同步電機的多參數(shù)在線辨識[J]. 楊宗軍,王莉娜. 電工技術學報. 2014(03)
[8]永磁同步電機電感參數(shù)測量系統(tǒng)的設計與分析[J]. 曹艷玲,文彥東. 微電機. 2013(12)
[9]帶通濾波器法電壓積分型定子磁鏈觀測器[J]. 李紅,羅裕,韓邦成,陳彥鵬. 電機與控制學報. 2013(09)
[10]電力推進科考船總體設計要點綜述[J]. 吳剛. 船舶與海洋工程. 2013(03)
博士論文
[1]永磁同步電機全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D]. 王子輝.浙江大學 2012
[2]永磁同步電機無位置傳感器運行控制技術研究[D]. 李冉.浙江大學 2012
[3]基于擴展卡爾曼濾波的無位置傳感器PMSM系統(tǒng)研究[D]. 李波.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[4]基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D]. 秦峰.浙江大學 2006
[5]高性能永磁同步電機直接轉矩控制[D]. 孫丹.浙江大學 2004
[6]無位置傳感器同步電機直接轉矩控制理論研究與實踐[D]. 田淳.南京航空航天大學 2002
碩士論文
[1]永磁同步電機無位置傳感器控制研究[D]. 姜瑞.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]永磁同步電機無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究[D]. 張耀中.浙江大學 2015
本文編號：3579646
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