本文關鍵詞：永磁同步電機無速度傳感器控制系統(tǒng)關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機無論在結構還是在控制性能上來看都具有很多優(yōu)點,這使其成為了電氣傳動驅(qū)動電機必然的發(fā)展趨勢。高性能的永磁同步電機控制系統(tǒng)中,轉子位置和轉速的信息是實現(xiàn)高精度控制不可缺少的條件,一般都通過安裝機械式速度傳感器來測量電機的轉速和位置信息,但傳感器會帶來難安裝、需維護、高成本和低可靠性等一系列的問題。針對上述問題,無速度傳感器技術成為了當前電氣傳動領域的研究熱點。本文對永磁同步電機無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行了綜述,通過分析永磁同步電機的結構和特性建立了永磁同步電機的等效電路及數(shù)學模型。闡述了永磁同步電機無速度傳感器矢量控制的原理,舉例介紹了幾種永磁同步電機的矢量控制策略及轉子位置估算方法。通過上述研究表明,基于電機基波反電動勢的大多數(shù)轉子位置估算方法,在低速下由于反電動勢過小無法正常工作,所以本文將研究重點放在適用于低速(零速)的永磁同步電機無速度傳感器轉子位置估算方法,即高頻信號注入法。首先,建立了在高頻激勵下永磁同步電機的數(shù)學模型,分析了旋轉高頻電壓注入法和脈振高頻電壓注入法的原理及其觀測器的設計方法,利用仿真工具建立了兩種高頻信號注入法的仿真模型,并通過仿真結果對二者進行了對比,在適用電機類型、系統(tǒng)的復雜程度、實現(xiàn)的難易程度等方面分析二者各自的優(yōu)缺點。然后設計了一個基于表貼式永磁同步電機無速度傳感器混合控制系統(tǒng)。在低速下和初始位置檢測時采用脈振高頻電壓注入法,在中高速下采用基于鎖相環(huán)的反電動勢法。介紹了這兩種方法的原理、信號處理過程及觀測器的設計,并設計了一個混和觀測器來實現(xiàn)兩種方法的切換。通過仿真分析,證實了這種方法理論上的可行性。最后在永磁同步電機實驗平臺上進行了相關實驗,對本文所提出方法的理論分析和仿真研究進行了驗證,實驗結果證明了本文所提方法在實際中的可行性。
【關鍵詞】：永磁同步電機 無速度傳感器 低速 高頻信號注入 混合控制方法
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-13
• 1.2.1 永磁同步電機轉矩控制策略的發(fā)展10-12
• 1.2.2 無速度傳感器控制技術研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要內(nèi)容13-14
• 2 永磁同步電機的結構、特性與數(shù)學模型14-24
• 2.1 永磁同步電機基本結構與特性14-17
• 2.1.1 永磁同步電機的分類與結構14-16
• 2.1.2 永磁同步電機的特性曲線16-17
• 2.2 永磁同步電機的等效電路與數(shù)學模型17-23
• 2.2.1 永磁同步電機的等效電路17-20
• 2.2.2 永磁同步電機的數(shù)學模型20-23
• 2.3 本章小結23-24
• 3 永磁同步電機無速度傳感器矢量控制理論24-36
• 3.1 永磁同步電機矢量控制原理24-25
• 3.2 永磁同步電機矢量控制策略25-26
• 3.3 永磁同步電機無速度傳感器矢量控制的整體方案26-28
• 3.4 轉子位置估算方法28-34
• 3.5 本章小結34-36
• 4 高頻信號注入法無速度傳感器控制36-48
• 4.1 永磁同步電機的高頻模型37-38
• 4.2 旋轉高頻電壓注入法38-41
• 4.2.1 旋轉高頻電壓注入法原理38-41
• 4.2.2 旋轉高頻電壓注入法觀測器設計41
• 4.3 脈振高頻電壓注入法41-45
• 4.3.1 脈振高頻電壓注入法原理41-43
• 4.3.2 脈振高頻電壓注入法觀測器設計43-45
• 4.4 兩種高頻注入法的無傳感器仿真對比45-47
• 4.5 本章小結47-48
• 5 永磁同步電機無速度傳感器混合控制系統(tǒng)48-66
• 5.1 轉子初始位置檢測48-56
• 5.1.1 定子電感非線性飽和特性48-49
• 5.1.2 轉子磁極位置的檢測49-52
• 5.1.3 轉子位置估計系統(tǒng)原理52-53
• 5.1.4 轉子磁極極性的判斷與補償53-54
• 5.1.5 系統(tǒng)仿真54-56
• 5.2 基于脈振高頻電壓注入法的低速運行56-60
• 5.2.1 基于脈振高頻電壓注入法的低速運行原理56
• 5.2.2 信號處理及濾波器設計56-58
• 5.2.3 系統(tǒng)仿真58-60
• 5.3 基于鎖相環(huán)反電動勢法的中高速運行60-63
• 5.3.1 基于鎖相環(huán)反電動勢法的原理60-61
• 5.3.2 信號處理及觀測器設計61-62
• 5.3.3 系統(tǒng)仿真62-63
• 5.4 無速度傳感器混和控制方案63-65
• 5.4.1 控制結構63-64
• 5.4.2 系統(tǒng)仿真64-65
• 5.5 本章小結65-66
• 6 永磁同步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)實驗66-74
• 6.1 永磁同步電機無速度傳感器矢量控制平臺硬件結構66-68
• 6.2 矢量控制系統(tǒng)軟件設計68-71
• 6.2.1 主程序設計69-70
• 6.2.2 PWM中斷服務子程序設計70-71
• 6.3 實驗結果與分析71-73
• 6.3.1 初始位置檢測實驗71
• 6.3.2 低速運行實驗71-72
• 6.3.3 算法切換實驗72
• 6.3.4 中高速運行實驗72-73
• 6.4 本章小結73-74
• 7 結論與展望74-76
• 7.1 主要結論74
• 7.2 研究展望74-76
• 參考文獻76-80
• 在學期間的研究成果80-81
• 致謝81

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本文編號：291509