永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、高轉(zhuǎn)矩/慣性比以及寬調(diào)速范圍等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)在家用電器和工業(yè)控制領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。PMSM利用位置傳感器來(lái)獲得轉(zhuǎn)子的位置信息,但考慮到成本、體積、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行環(huán)境的問(wèn)題,采用無(wú)位置傳感器控制技術(shù)對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究具有重要的意義與應(yīng)用價(jià)值。PMSM的啟動(dòng)以及低速運(yùn)行是無(wú)位置傳感器控制的主要問(wèn)題。第一步建立數(shù)學(xué)模型,包括電壓方程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程,第二步介紹PMSM矢量控制方法的基本原理,并進(jìn)行對(duì)比確定矢量控制策略。最后,詳細(xì)介紹了PMSM在較低的運(yùn)行速度時(shí)所涉及的旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法以及脈振高頻電壓注入法基本概念及應(yīng)用,并對(duì)兩種方法進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比,最終確定采用脈振高頻電壓注入法進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的搭建,并進(jìn)行仿真分析,最終確定注入電壓以及頻率的大小。PMSM轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)對(duì)電機(jī)的順利啟動(dòng)是至關(guān)重要的,旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法和脈振高頻電壓注入法常用來(lái)在無(wú)位置傳感器的情況下檢測(cè)靜止時(shí)的轉(zhuǎn)子初始位置,本文對(duì)SPMSM的飽和凸極特性基本原理以及PLL轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法進(jìn)行了研究,分別介紹了比例積分(Proportional-Integral,PI)觀測(cè)器和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器(Extended State Observer,ESO)并研究了它們的參數(shù)調(diào)諧方法,在MATLAB/Simulink下搭建仿真模塊對(duì)兩種方法和兩種觀測(cè)器進(jìn)行了對(duì)比研究。最后根據(jù)脈振高頻電壓注入法的相關(guān)理論,采用脈振方波電壓注入法來(lái)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行位置與速度的估算,來(lái)實(shí)現(xiàn)低速直驅(qū)永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制。在深度了解了該方法的基本工作原理之后,進(jìn)一步采用PI觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)從啟動(dòng)到低速運(yùn)行的無(wú)位置傳感器控制,通過(guò)仿真結(jié)果一系列的對(duì)比分析,為研究提供了依據(jù)并證實(shí)其方案的可行性。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM341
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的背景及研究意義
        1.1.1 課題的背景
        1.1.2 課題的研究意義
    1.2 低速無(wú)位置傳感器控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.3 永磁同步電機(jī)及其控制技術(shù)
        1.3.1 永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
        1.3.2 永磁同步電機(jī)控制技術(shù)
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 基于高頻電壓注入法的無(wú)位置傳感器矢量控制及其仿真
    2.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型
    2.2 永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制
    2.3 高頻電壓注入法的基本原理
        2.3.1 旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法的基本原理
        2.3.2 脈振高頻電壓注入法的基本原理
        2.3.3 兩種高頻電壓注入法的比較
    2.4 基于脈振高頻注入法的PMSM仿真研究
        2.4.1 仿真模型
        2.4.2 仿真運(yùn)行結(jié)果及其分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于高頻電壓注入法的初始位置檢測(cè)及其仿真
    3.1 定子電感非線性飽和特性
    3.2 基于PLL的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法
    3.3 初始位置檢測(cè)
        3.3.1 PI觀測(cè)器的參數(shù)調(diào)整
        3.3.2 ESO的參數(shù)調(diào)整
    3.4 系統(tǒng)仿真及其分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于脈振方波電壓注入法的低速無(wú)位置傳感器控制及其仿真
    4.1 脈振方波電壓注入的理論基礎(chǔ)及其高頻電流響應(yīng)
    4.2 PMSM的 PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定
        4.2.1 轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器的整定
        4.2.2 電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的整定
    4.3 脈振方波電壓注入法控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.4 基于脈振方波電壓注入法的PMSM仿真研究
        4.4.1 仿真模型
        4.4.2 仿真結(jié)果及其分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝

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