【摘要】：轉(zhuǎn)子永磁同步電動機(PMSM)因體積小、功率密度高、驅(qū)動性能可靠成為交流傳動領域的研究熱點,與定子永磁型無刷電機相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、控制容易的優(yōu)點。在數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)中,磁場定向控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進一步提高了交流伺服電機的驅(qū)動性能。傳統(tǒng)交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子位置信息和轉(zhuǎn)速的獲取通常采用位置傳感器法。位置傳感器多采用光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和磁編碼器等,該類型編碼器雖能獲取高分辨轉(zhuǎn)子位置信息,但因其成本高、體積大,制約了在低成本驅(qū)動系統(tǒng)和精密驅(qū)動領域的應用,且編碼器繁多的接口線路更易引發(fā)位置傳感器的故障問題。為解決位置傳感器的性能限制,無位置傳感器驅(qū)動技術(shù)成為該領域的研究重點和難點。本文正是基于此,提出一種永磁同步電機電機零速和低速無傳感器控制方法。該無位置控制技術(shù)稱為永磁同步電動機直接磁鏈控制(Direct Flux Control,DFC)。對于直接磁鏈控制方法,需要檢測電機中性點和假想中性點之間的不同電壓。利用這些電壓值將磁鏈信號提取為電壓信號,通過控制磁鏈信號來預估電轉(zhuǎn)子的位置。DFC法是一種基于不對稱特性和電機結(jié)構(gòu)凸極性的連續(xù)激勵方法。本文通過仿真和實驗的方法對直接磁鏈控制方法的性能進行驗證。仿真階段主要采用MATLAB/simulink模塊與S函數(shù)相結(jié)合的方式,在建立磁鏈觀測器的基礎上,建立基于轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的永磁同步電動機無位置控制系統(tǒng),驗證所提無位置控制技術(shù)的合理性和有效性。最后,本文設計并搭建了基于DSP的永磁同步電機控制系統(tǒng)實驗平臺,即SPMSM和IPMSM實驗平臺,并完成了 DSP相關(guān)程序的設計與編寫。測試平臺采用TI公司的TMS320F2812型DSP數(shù)字信號處理芯片作為控制器,驗證所提DFC對結(jié)構(gòu)凸極(SPMSM)和結(jié)構(gòu)非凸極電機(IPMSM)的通用性,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致,證明了所提方案的正確性與可行性。
【圖文】：

改進型的轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速和加速度估計進行了詳盡的敘述和分析。羅馬大學的逡逑Ｆａｂｉｏ邋Ｇｉｕｌｉｉ邋Ｃａｐｐｏｎｉ首次將矢量追蹤觀測器用于霍爾傳感器驅(qū)動的永磁同步電動機ｐｓ］，逡逑其控制框圖如圖１－２所示：逡逑向量邐￣邋－逡逑差乘邐”１邋＋邐．邋邐邋Ａ逡逑［Ｌ…．－－－．．．－－．．．（＾｜邐逡逑圖１－２矢量追蹤觀測器法轉(zhuǎn)子位置預估框圖逡逑由圖１－２可知，矢量追蹤觀測器分為三部分：霍爾信號偏差模塊、控制器逡逑模塊和帶轉(zhuǎn)矩前饋輸入的機械運動系統(tǒng)模塊�；魻栃盘柶钅K將二維ａ卩空間逡逑靜止坐標系內(nèi)的霍爾信號與轉(zhuǎn)子位置預估信號做差，見公式（１－１）。控制器則為逡逑比例－積分－微分環(huán)節(jié)。機械運動系統(tǒng)模塊是依據(jù)電機的機械運動方程建立，在此逡逑基礎上引入前饋轉(zhuǎn)矩輸入，，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能。矢量追蹤觀測器可以零速逡逑或低速時平穩(wěn)啟動，具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。但觀測器系統(tǒng)參數(shù)的設定以逡逑－３－逡逑

電機模型以及磁場定向控制中頗為重要的電壓電流調(diào)制技術(shù)一ＳＶＰＷＭ技術(shù)。逡逑２．１永磁無刷電機數(shù)學模型逡逑為簡化分析，簡化的永磁無刷電機如圖２－１所示，圖中三個霍爾位置傳感逡逑器為＃、／／：、Ｎ和Ｓ分別代表轉(zhuǎn)子磁極，０，．ｅ代表轉(zhuǎn)子位置電角度，當前逡逑電機為逆時針旋轉(zhuǎn)（ＣＣＷ）。逡逑ｂｓ－ａｘｉｓ邐Ｈｘ逡逑ｃｓ－ａｘｉｓ邐＼ｄ－ａｘｉｓ逡逑圖２－１永磁無刷電機簡圖逡逑永磁無刷電機的電壓性能方程［２９］為：逡逑＇邋ａｂｃｓ邋ｒｓ＾ａｂｃｓ邋＋邋＾＾ａｂｃｓ邐（２－１）逡逑其中，Ｊ為定子幢矢量ｖ，定逡逑子電流矢量／或是磁鏈矢量又。逡逑電機磁鏈方程為：逡逑入ａｂｃｓ邋＾邋ｓ＇ａｂｃｓ邋＋邐（２－２）逡逑式中，定子自感矩陣矣為：逡逑Ｌ�。箦澹澹蹋礤澹眩担蹋礤澹埃担蹋礤义希矗藉澹埃担保�？邋Ｌｋ邋＋邋Ｌｍ邋－０．５Ｌｍ逡逑－０．５Ｌｍ邐－０．５Ｌｒａ邐Ｌｌｓ＋Ｌｍ＿逡逑其中，＆和分別表示電機定子漏感和勵磁電感。逡逑－６－逡逑
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM341

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 劉英培;萬健如;沈虹;李光葉;袁臣虎;;基于EKF PMSM定子磁鏈和轉(zhuǎn)速觀測直接轉(zhuǎn)矩控制[J];電工技術(shù)學報;2009年12期

2 劉和平;鄧力;鄭群英;周有為;劉林;汪同斌;鐘波;;基于矢量控制的電動轎車感應電機驅(qū)動控制器[J];電工技術(shù)學報;2007年11期

3 漆漢宏;張婷婷;李珍國;魏艷君;;基于DITC的開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動最小化研究[J];電工技術(shù)學報;2007年07期

4 李鴻儒,顧樹生;基于神經(jīng)網(wǎng)絡的PMSM速度和位置自適應觀測器的設計[J];中國電機工程學報;2002年12期

本文編號：2592519