磁通切換型永磁直線電機無位置傳感器驅(qū)動控制系統(tǒng)研究

發(fā)布時間：2020-11-12 21:27

　　隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展,科技的快速進步,像直線電機這種能夠直接產(chǎn)生持續(xù)的單向或者往復機械運動,省去了中間傳動環(huán)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu),獲得了日益廣泛的應用。本文以模塊化磁通切換永磁直線電機(CMLFSPM電機)為研究對象,此種電機將繞組置于動子側(cè),大大降低電機成本,為遠距離應用場合提供了一種高效率、高可靠性且低成本的解決方案。而要實現(xiàn)CMLFSPM電機高精度的矢量控制需要安裝直線光柵編碼器,不但增加了電機的尺寸、體積和成本,還降低了系統(tǒng)的可靠性。為了解決這種問題,本文研究CMLFSPM電機的無位置傳感器控制,不僅具有重要的理論意義,而且有工程應用價值。論文主要研究內(nèi)容分為以下幾個方面：1)闡述了論文的研究背景與意義。對定子永磁型直線電機的海內(nèi)外研究近況以及無位置傳感器控制算法進行了概述。2)詳細介紹了磁通切換永磁直線電機的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理。建立了三相定子坐標系下CMLFSPM電機的數(shù)學模型以及d-q軸旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。對磁通切換直線電機的基本控制策略,包括矢量控制、直接推力控制,電流滯環(huán)控制和空間電壓矢量控制進行了簡要介紹。3)對自適應算法的原理進行了簡單的說明,并詳細介紹了模型參考自適應系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和基本原理。分析了基于模型參考自適應算法的模塊化磁通切換永磁直線電機無位置傳感器算法,推算出了速度的辨識公式,并對CMLFSPM電機的模型參考自適應無位置傳感器控制系統(tǒng)速度估算誤差進行了分析。4)在Matlab/Simulink環(huán)境下分別搭建了CMLFSPM電機的本體模型,基于模型參考自適應磁通切換永磁直線電機無位置傳感器滯環(huán)控制模型、基于模型參考自適應算法的磁通切換永磁直線電機無位置傳感器空間電壓矢量控制仿真模型。5)設計了CMLFSPM電機無位置傳感器控制驅(qū)動系統(tǒng)的軟硬件。對控制系統(tǒng)所需的硬件電路進行了詳細的說明。軟件部分主要介紹了主程序流程以及速度位移估算程序流程、速度PI調(diào)節(jié)程序流程和位移控制程序流程。6)根據(jù)基于模型參考自適應系統(tǒng)CMLFSPM電機無位置傳感器控制的電流滯環(huán)控制策略、SVPWM控制策略,利用建立的MATLAB/Simulink的電機無位置傳感器控制系統(tǒng)模型和CMLFSPM電機無位置傳感器驅(qū)動控制平臺,進行了仿真與實驗研究。首次研究了針對CMLFSPM電機無位置傳感器控制的位移閉環(huán)控制、速度閉環(huán)控制。實驗與仿真證明論是在空載或者負載突變的工況下,基于模型參考自適應CMLFSPM電機無位置傳感器控制系統(tǒng)無都具有良好的動靜態(tài)特性,速度閉環(huán)和位移閉環(huán)控制性能優(yōu)越,響應迅速,速度估算準確。7)研究了基于模型參考自適應CMLFSPM電機無位置傳感器控制在電梯門機上的應用,詳細介紹了電梯門機用CMLFSPM電機性能以及門機系統(tǒng)運行需求,此外,對門機控制系統(tǒng)的實驗結(jié)果進行了詳細的分析。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TM359.4;TP273
【部分圖文】：

運行原理,電機

第２章ＣＭＬＦＳＰＭ電機結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學模型、控制策定子結(jié)構(gòu)簡單。但其工作原理與已有的永磁直線電機工作原理區(qū)別較大，但電機相似。磁路互補原理可由圖２－３、圖２＞４加Ｗ闡述［６］。??－３顯示了當動子電角度依次為０度、９０度、１８０度及２７０度時的磁場分布個互補繞組在空間上相位彼此相差１８０度，因此動子運動一個電周期的過程置依次為；磁通負的最大位置一平衡位置１?一磁通正的最大位置一平衡位置２而線圈Ａ２所處的位置可表示為：磁通負的最大位置一平衡位置２—磁通正的?一磁通負的最大位置。因此，線圈Ａ１和Ａ２的磁鏈變化具有互補對稱性。當Ａ式組成Ａ相繞組時，對應的Ａ相繞組磁鏈如圖２４（ａ）示。圖２＊４（ｂ）所示為單線圈組成的相反電勢波形圖，從圖中可Ｗ看出采用磁路互補結(jié)構(gòu)使通過同一相疊加，這種方式可Ｗ消除電動勢當中的偶次諧波，使疊加后的相電動勢諧波于Ｈ相模塊彼此對稱，磁路結(jié)構(gòu)基本相同，因此ＣＭＬＦＳＰＭ電化Ｈ相反電動正弦度??Ａ２?ＡＩ?Ａ２?Ａ１??

反電動勢,磁鏈