本文關(guān)鍵詞：船舶永磁同步推進(jìn)電機(jī)無(wú)位置傳感器控制研究

  更多相關(guān)文章： 永磁同步電機(jī) 矢量控制 反電動(dòng)勢(shì)法 DSP28335 無(wú)位置傳感器

【摘要】：隨著電機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,電力推進(jìn)型船舶在航運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛,永磁同步電機(jī)(PMSM)以其體積小、效率高、控制性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)成為船舶推進(jìn)電機(jī)的主導(dǎo)。因此,永磁同步電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究對(duì)航運(yùn)事業(yè)有著重要意義。本文以船舶永磁同步推進(jìn)電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)裝置為研究對(duì)象,針對(duì)有位置傳感器變頻系統(tǒng)存在的缺陷,提出了一種基于無(wú)位置傳感器技術(shù)的永磁同步電機(jī)全速度范圍運(yùn)行方案,該方案以預(yù)定位法確定轉(zhuǎn)子初始位置,按恒定加速度加速至固定轉(zhuǎn)速,中高速采用反電動(dòng)勢(shì)法估算轉(zhuǎn)子角度。并設(shè)計(jì)研發(fā)了一套以DSP28335為核心的永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng),在保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確可靠的基礎(chǔ)上,對(duì)所提方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文首先推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,闡述了矢量控制原理,并深入分析了基于id=0策略的矢量控制結(jié)構(gòu)及在DSP內(nèi)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。其次,介紹了反電動(dòng)勢(shì)法的原理,并針對(duì)安裝位置傳感器系統(tǒng)存在的缺點(diǎn),以及大多數(shù)無(wú)位置算法在電機(jī)低速運(yùn)行狀態(tài)下角度估測(cè)的不準(zhǔn)確性,提出了一種PMSM在無(wú)位置傳感器情況下的全速度范圍運(yùn)行方案,詳細(xì)研究了預(yù)定位、開(kāi)環(huán)啟動(dòng)、狀態(tài)切換等關(guān)鍵階段的內(nèi)容。接著,給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路,按模塊闡述了各個(gè)電路的功能、結(jié)構(gòu)以及工作原理。同時(shí),介紹了一種較為實(shí)用的電機(jī)參數(shù)測(cè)量方法及其詳細(xì)的操作步驟,為獲得電機(jī)重要參數(shù)提供了簡(jiǎn)單直接的途徑。最后,在CCS3.3編譯環(huán)境下完成了程序的編寫(xiě),闡明了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、詳細(xì)流程以及反電動(dòng)勢(shì)法在DSP內(nèi)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,系統(tǒng)的電流、電壓以及轉(zhuǎn)速波形在各種運(yùn)行工況下均能保持良好,證明了本文建立的船舶永磁同步推進(jìn)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的正確性。同時(shí),預(yù)定位、開(kāi)環(huán)啟動(dòng)以及反電動(dòng)勢(shì)法估算轉(zhuǎn)子角度的結(jié)果也與理論分析相符,證明了文中所提方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 矢量控制 反電動(dòng)勢(shì)法 DSP28335 無(wú)位置傳感器
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U664.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 永磁同步電機(jī)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器算法概述12-14
• 1.3.1 基于數(shù)學(xué)模型的開(kāi)環(huán)算法13
• 1.3.2 基于觀測(cè)器模型的閉環(huán)算法13-14
• 1.3.3 高頻注入法14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容及論文安排14-16
• 第2章 永磁同步電機(jī)矢量控制理論16-30
• 2.1 永磁同步電機(jī)理論研究16-22
• 2.1.1 坐標(biāo)變換16-18
• 2.1.2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.2 永磁同步電機(jī)矢量控制22-26
• 2.2.1 基于i_d=0策略的永磁同步電機(jī)矢量控制方案22-24
• 2.2.2 SPWM在DSP內(nèi)的實(shí)現(xiàn)方法24-26
• 2.3 轉(zhuǎn)子位置角的獲取與修正26-29
• 2.3.1 角度獲取方法26-27
• 2.3.2 電機(jī)初始位置定位27-28
• 2.3.3 轉(zhuǎn)子位置自修正原理28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 PMSM無(wú)位置傳感器全速度范圍運(yùn)行研究30-40
• 3.1 預(yù)定位法定位轉(zhuǎn)子初始位置30-33
• 3.1.1 轉(zhuǎn)子預(yù)定位法原理30-31
• 3.1.2 定位盲區(qū)的的避免31-32
• 3.1.3 轉(zhuǎn)子預(yù)定位法的實(shí)現(xiàn)32-33
• 3.2 開(kāi)環(huán)啟動(dòng)33-35
• 3.3 開(kāi)環(huán)到閉環(huán)的過(guò)渡過(guò)程35-38
• 3.3.1 比例融合過(guò)渡35-36
• 3.3.2 “轉(zhuǎn)矩-功角自平衡”過(guò)渡過(guò)程36-38
• 3.4 反電動(dòng)勢(shì)法角度估算原理38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與電機(jī)參數(shù)辨識(shí)40-53
• 4.1 系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40
• 4.2 電源模塊40-41
• 4.3 主電路模塊41-45
• 4.3.1 主電路拓?fù)?/span>41
• 4.3.2 電流和電壓采樣調(diào)理電路41-42
• 4.3.3 IGBT驅(qū)動(dòng)電路42-43
• 4.3.4 邏輯門(mén)保護(hù)電路43-45
• 4.4 控制電路模塊45-49
• 4.4.1 DSP最小系統(tǒng)45-46
• 4.4.2 SCI通信模塊46
• 4.4.3 碼盤(pán)信號(hào)反饋電路46-47
• 4.4.4 模擬量調(diào)速電路47-48
• 4.4.5 DAC外擴(kuò)電路48-49
• 4.5 電機(jī)參數(shù)測(cè)量49-52
• 4.5.1 定子電阻的測(cè)量49-50
• 4.5.2 直軸電感的測(cè)量50
• 4.5.3 交軸電感的測(cè)量50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果53-75
• 5.1 系統(tǒng)主程序流程設(shè)計(jì)53-56
• 5.1.1 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)54-55
• 5.1.2 主循環(huán)程序設(shè)計(jì)55
• 5.1.3 啟動(dòng)和停止程序設(shè)計(jì)55-56
• 5.2 EPWM中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)56-63
• 5.2.1 速度環(huán)軟件設(shè)計(jì)58-60
• 5.2.2 轉(zhuǎn)子位置修正軟件設(shè)計(jì)60-62
• 5.2.3 電流環(huán)軟件設(shè)計(jì)62-63
• 5.3 反電動(dòng)勢(shì)法角度估測(cè)的軟件實(shí)現(xiàn)63-67
• 5.3.1 i_α和i_β實(shí)際值的確定63
• 5.3.2 U_α和U_β實(shí)際值的確定63-65
• 5.3.3 角度估測(cè)的軟件實(shí)現(xiàn)65-67
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-74
• 5.4.1 電機(jī)參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)67-68
• 5.4.2 有位置傳感器系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果68-71
• 5.4.3 預(yù)定位與開(kāi)環(huán)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.4.4 角度估算結(jié)果測(cè)量實(shí)驗(yàn)72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表論文及研究成果81-83
• 致謝83-84
• 作者簡(jiǎn)介84

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