永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其成本低、效率高以及運(yùn)行特性好的優(yōu)點(diǎn),在高性能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。為了使得PMSM得到更高效的性能效果,矢量控制方法得到了大量使用。使用矢量控制需要得到轉(zhuǎn)子位置信息,一般的做法是安裝速度傳感器或機(jī)械位置傳感器,導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加,可靠性降低,因此無(wú)傳感器控制技術(shù)受到了關(guān)注與研究。無(wú)傳感器控制方法有很多,但在低速運(yùn)行時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行估測(cè),特別是在零速附近時(shí),大多數(shù)方法無(wú)法做出準(zhǔn)確估測(cè)。針對(duì)這一問(wèn)題,本文以內(nèi)置式永磁同步電機(jī)為載體,對(duì)電機(jī)處于低速運(yùn)行時(shí)的無(wú)傳感器控制問(wèn)題進(jìn)行研究,給出了基于旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法,采用內(nèi)�？刂茖�(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。首先,本文敘述了課題的研究背景及意義,介紹了永磁同步電機(jī)的發(fā)展與控制方法以及無(wú)傳感器控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)各類無(wú)傳感器控制技術(shù)進(jìn)行介紹。然后,在坐標(biāo)變換的理論下,建立了在不同坐標(biāo)系下PMSM的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)不同控制方式的特點(diǎn),分析矢量控制的基本原理,對(duì)采用的矢量控制方式進(jìn)行合理選擇。其次,介紹了內(nèi)�？刂频幕驹砑皩�(shí)現(xiàn)方法,根據(jù)其理論以及優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)出電流環(huán)控制器,搭建基于內(nèi)模控制的PMSM矢量控制仿真模型,并進(jìn)行仿真研究。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論的可行性。最后,詳盡分析如何提取高頻響應(yīng)中轉(zhuǎn)子位置信息,以及對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行估計(jì),并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)濾波器與觀測(cè)器。結(jié)合內(nèi)�？刂拼罱ɑ谛D(zhuǎn)高頻電壓注入法的PMSM無(wú)傳感器控制系統(tǒng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明了控制系統(tǒng)的可行性。
【學(xué)位單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM341;TP212.9
【部分圖文】：

（a）常規(guī) PI 控制的轉(zhuǎn)速曲線 （b）內(nèi)�？刂频霓D(zhuǎn)速曲線圖 3-4 調(diào)速系統(tǒng)帶載轉(zhuǎn)速曲線從圖 3-4（a）能夠看出，系統(tǒng)的快速性還是比較好的，在電機(jī)啟動(dòng)的瞬間，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速上升的十分迅捷，大約在 0.02s 達(dá)到了峰值 1180r/min 左右，但是在給定轉(zhuǎn)速是 1000r/min 的前提下，電機(jī)的超調(diào)量比較大，接近 20%，所以系統(tǒng)的超調(diào)還有待降低。系統(tǒng)大約在 0.07s 左右達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)在 0.5s 突加負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速曲線出現(xiàn)下降，且下降的幅值較大，大約有 20r/min 左右。但是系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整恢復(fù)，大約經(jīng)過(guò) 0.07s 系統(tǒng)就完成了自我調(diào)整。在系統(tǒng)整個(gè)啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行再到加載最后重新穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，轉(zhuǎn)速曲線一直比較平滑，效果較好。從圖 3-4（b）能夠看出，結(jié)合內(nèi)模控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)的快速性也很好。在電機(jī)啟動(dòng)的瞬間，系統(tǒng)就開(kāi)始反應(yīng)，迅速上升到給定的 1000r/min，由圖可知，系統(tǒng)的超調(diào)量很小，近乎于 0。在 0.03s 左右就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行，這也就說(shuō)明了這種控制系統(tǒng)的控制效果是能達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期的。當(dāng)系統(tǒng)在 0.4s 突加負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)也發(fā)生了抖動(dòng)，但是抖動(dòng)的幅度很小，轉(zhuǎn)速曲線下降了 18r/min 左右。并且很快

通過(guò)上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)與第三章內(nèi)模控制器的設(shè)計(jì)，在 MATLAB/Simulink 環(huán)境下搭建結(jié)合內(nèi)�？刂频男D(zhuǎn)高頻電壓注入 PMSM 無(wú)傳感器控制系統(tǒng)仿真原理圖如圖4-7所示，并且搭建電流環(huán)是傳統(tǒng) PI 控制器的旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入下的 PMSM無(wú)傳感器控制系統(tǒng)仿真原理圖如圖 4-6 所示，進(jìn)行仿真分析與比較。給定轉(zhuǎn)速100r/min，直流側(cè)電壓 311V,注入信號(hào)幅值為 20V，開(kāi)關(guān)頻率是 5KHz。電機(jī)設(shè)定參數(shù)見(jiàn)表 4-1。表 4-1 PMSM 仿真參數(shù)參數(shù) 數(shù)值磁鏈f /Wb 0.66定子電感dL 、qL /mH 5.5、17定子電阻 R / 0.33轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J /2kg m0.008阻尼系數(shù) B / N m s0.008極數(shù) p 6圖 4-8 是采用傳統(tǒng) PI 控制器的高頻信號(hào)注入下 PMSM 無(wú)傳感器控制的響應(yīng)曲線，圖 4-9 是結(jié)合內(nèi)�？刂频母哳l信號(hào)注入下 PMSM 無(wú)傳感器控制的響應(yīng)曲線。在圖 4-8 中給出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速實(shí)際值的響應(yīng)曲線、轉(zhuǎn)速估計(jì)值的響應(yīng)曲線、轉(zhuǎn)子位置實(shí)際值響應(yīng)曲線、轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值響應(yīng)曲線，以及轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子兩者各自實(shí)

基于高頻注入觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制際值與估計(jì)值的誤差。在圖 4-9 中給出系統(tǒng)實(shí)際轉(zhuǎn)速與估計(jì)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)曲線、實(shí)際轉(zhuǎn)子位置與估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的響應(yīng)曲線，以及轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子兩者各自實(shí)際值與估計(jì)值的誤差。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871593