【摘要】：隨著電力電子技術在控制系統(tǒng)上應用的成熟、普及,永磁同步電動機(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)在各行各業(yè)中都扮演著重要角色。相比于直流電動機,永磁同步電動機省去了電刷和換向器,結構簡單,運行安全可靠;相比于異步電動機,永磁同步電動機用永磁體產生磁場,轉子上沒有勵磁繞組,電機損耗低、效率高和功率因數高。正因為永磁同步電動機的諸多優(yōu)點,它依舊是我國“十三五”規(guī)劃期間的主流趨勢,在新能源汽車領域、軌道交通領域、電梯領域、醫(yī)療機械領域、家電行業(yè)和船舶電力推進領域都應用廣泛,它與電力電子驅動技術和微電子控制技術相結合,可以實現(xiàn)電機的高精度控制,是未來電動機發(fā)展的主要方向。為了實現(xiàn)對永磁同步電動機轉速、轉矩的精確控制,高品質的位置/速度傳感器是閉環(huán)控制系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。但由于位置/速度傳感器的存在,不僅增加了系統(tǒng)的復雜程度和成本,而且降低了系統(tǒng)的魯棒性。為避免位置/速度傳感器帶來的一系列問題,可以采用無位置/速度傳感器的轉速辨識方法代替位置/速度傳感器獲得轉速信息,因此,永磁同步電動機無位置/速度傳感器控制技術的研究已成為當前的研究重點。本文就這一問題展開研究,完成的研究內容如下:1、對永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng)進行了深入研究,修改完善了實驗室已有的永磁同步電機矢量控制程序,改善了電機的起動性能,擴大了電機的調速范圍,進一步充實了實驗結果。2、分析了模型參考自適應算法(Model Reference Adaptive System,MRAS)的基本工作原理,推導了基于該算法的轉速辨識表達式,實現(xiàn)了無位置/速度傳感器的控制策略。并在MATLAB/Simulink下建立了該控制系統(tǒng)的模型,對不同運行狀態(tài)下的電機轉速進行了辨識,辨識結果驗證了基于MRAS轉速辨識算法的可行性與準確性。3、對推導所得轉速辨識表達式進行了簡化,得到了改進的基于MRAS的轉速辨識表達式,并通過仿真實驗,分析了該轉速辨識算法的優(yōu)缺點。4、在采用梯度下降法的電壓閉環(huán)弱磁調速基礎上,將基于模型參考自適應的轉速辨識表達式應用于電機的弱磁區(qū)域,通過仿真實驗,驗證了轉速辨識算法在弱磁區(qū)域下的可行性。5、進一步完善了實驗室已有的實驗平臺。在電機矢量控制程序之上,編寫了轉速辨識算法的相關程序,實現(xiàn)了無位置/速度傳感器的控制策略,并在搭建的實驗平臺上完成了實驗,實驗結果驗證了所設計的基于模型參考自適應的轉速估算方法的正確性。
[Abstract]:With the maturity and popularity of power electronics technology in control system, permanent magnet synchronous motor (Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM) plays an important role in various industries. Compared with DC motor, permanent magnet synchronous motor (PMSM) saves brush and commutator. It is simple in structure and safe in operation. Compared with asynchronous motor, PMSM uses permanent magnet to produce magnetic field, and there are no excitation windings on the rotor. Low motor loss, high efficiency and high power factor. It is precisely because of the many advantages of PMSM that it is still the mainstream trend during the 13th Five-Year Plan period in China, in the fields of new energy vehicles, rail transit, elevators, medical machinery, Home appliance industry and marine electric propulsion field are widely used. It can realize high precision control of electric motor by combining with power electronic driving technology and microelectronic control technology. It is the main direction of motor development in the future. In order to accurately control the speed and torque of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the high quality position / speed sensor is an indispensable part of the closed-loop control system. However, the presence of position / velocity sensors not only increases the complexity and cost of the system, but also reduces the robustness of the system. In order to avoid a series of problems caused by the position / velocity sensor, the speed identification method without position / velocity sensor can be used instead of the position / speed sensor to obtain speed information. The research on the sensorless control technology of permanent magnet synchronous motor (PMSM) has become the focus. This paper studies this problem. The contents of the research are as follows: 1. The vector control system of PMSM is deeply studied, and the existing vector control program of PMSM in the laboratory is modified and perfected. The starting performance of the motor is improved, the speed range of the motor is enlarged, and the experimental results are further enriched. The basic working principle of the model reference adaptive algorithm (Model Reference Adaptive System,MRAS) is analyzed, and the speed identification expression based on the algorithm is derived. The control strategy without position / velocity sensor is realized. The model of the control system is established under MATLAB/Simulink, and the speed of the motor in different running states is identified. The identification results verify the feasibility and accuracy of the speed identification algorithm based on MRAS. The derived speed identification expression is simplified and an improved speed identification expression based on MRAS is obtained. The merits and demerits of the speed identification algorithm are analyzed. On the basis of the voltage closed-loop weak magnetic speed regulation using gradient descent method, the speed identification expression based on model reference adaptive speed identification is applied to the weak magnetic field of the motor, and the simulation experiment is carried out. The feasibility of the speed identification algorithm in the weak magnetic field is verified. 5. The experimental platform of the laboratory is further improved. Based on the vector control program of motor, the relative program of speed identification algorithm is written to realize the control strategy without position / speed sensor, and the experiment is completed on the experimental platform. The experimental results verify the correctness of the proposed method based on model reference adaptive speed estimation.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM341

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 張伯澤;阮毅;;基于MRAS內置式永磁同步電機無位置傳感器控制研究[J];電機與控制應用;2016年04期

2 禹繼賢;顏鋼鋒;張斌;;基于MRAS的永磁同步電機無傳感器控制[J];機電工程;2015年09期

3 方曉春;胡太元;林飛;楊中平;;基于交直軸電流耦合的單電流調節(jié)器永磁同步電機弱磁控制[J];電工技術學報;2015年02期

4 張成;王心堅;宋國輝;孫澤昌;;PMSM最大轉矩電流比全速控制策略及其仿真[J];微特電機;2013年01期

5 王子輝;葉云岳;;反電勢算法的永磁同步電機無位置傳感器自啟動過程[J];電機與控制學報;2011年10期

6 王高林;楊榮峰;于泳;徐殿國;;內置式永磁同步電機無位置傳感器控制[J];中國電機工程學報;2010年30期

7 盛義發(fā);喻壽益;桂衛(wèi)華;洪鎮(zhèn)南;;軌道車輛用永磁同步電機系統(tǒng)弱磁控制策略[J];中國電機工程學報;2010年09期

8 孫凱;黃立培;;永磁同步電機-空調壓縮機系統(tǒng)的無傳感器過調制控制[J];清華大學學報(自然科學版);2010年01期

9 康偉;路秀芬;詹哲軍;;基于ADS8365的高速同步數據采集系統(tǒng)[J];電腦開發(fā)與應用;2009年04期

10 吳芳;黃聲華;萬山明;;永磁同步電機無位置傳感器控制技術發(fā)展與研究[J];微電機;2008年07期

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 李波;基于擴展卡爾曼濾波的無位置傳感器PMSM系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

2 秦峰;基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D];浙江大學;2006年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 范曉坤;永磁同步電動機變頻控制系統(tǒng)硬件設計及弱磁調速[D];太原理工大學;2016年

2 謝迎新;基于MRAS的無速度傳感器永磁同步電機控制技術研究[D];沈陽工業(yè)大學;2016年

3 李向偉;基于模型參考自適應的PMSM控制方法研究[D];天津大學;2012年

4 張宏川;基于TMS320F2812的能量回饋器的研究與實現(xiàn)[D];太原理工大學;2012年

5 陳義衡;無速度傳感器感應電機矢量控制系統(tǒng)的研究[D];太原理工大學;2012年

6 徐濤;永磁同步電動機矢量控制及弱磁方法的研究[D];太原理工大學;2012年

7 丁強;永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)弱磁控制策略研究[D];中南大學;2010年

8 趙澤生;基于DSP的通用變頻器研究[D];太原理工大學;2007年

9 齊放;永磁同步電機無速度傳感器技術的研究[D];南京航空航天大學;2007年

10 曹建文;基于TMS320LF2407A數字化交流調速實驗平臺的研究[D];太原理工大學;2006年

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本文編號：2255804