發(fā)布時(shí)間：2021-04-01 07:25

　　在交流調(diào)速控制領(lǐng)域,永磁同步電機(jī)具有體積小、高功率密度、高可靠性、高運(yùn)行效率等優(yōu)勢(shì)。然而,在一些特殊場(chǎng)合下,由于位置傳感器的局限性,永磁同步電機(jī)無(wú)位置控制技術(shù)成為了當(dāng)下的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文以內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)零低速段時(shí),從提高動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)精度兩方面對(duì)無(wú)位置控制技術(shù)進(jìn)行深入研究。首先,介紹永磁電機(jī)的物理模型,通過坐標(biāo)變換理論,對(duì)電機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,分析常用的矢量控制策略,采用_di（28）0的電流控制策略以及電壓空間矢量調(diào)制策略,搭建了永磁同步電機(jī)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),驗(yàn)證了有傳感器的矢量控制。為了研究低通濾波器對(duì)控制系統(tǒng)的影響,對(duì)電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行建模分析。其次,建立永磁同步電機(jī)的高頻模型,介紹了高頻旋轉(zhuǎn)正弦電壓信號(hào)注入無(wú)位置控制技術(shù),從原理分析到估計(jì)轉(zhuǎn)子位置信息提取過程。為了簡(jiǎn)化信號(hào)處理流程,研究了基于高頻脈振信號(hào)注入無(wú)位置控制,研究在估計(jì)旋轉(zhuǎn)軸系和測(cè)量軸系下提取估計(jì)轉(zhuǎn)子位置兩種方案,并搭建仿真模型驗(yàn)證了方案的可行性。為了減少在提取高頻電流時(shí)帶通濾波器的使用,分析了高頻響應(yīng)電流的軌跡,研究了基于高頻電流矢量角的估計(jì)轉(zhuǎn)子位置提取方案,提高了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：173 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

主電路原理圖

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文116機(jī)為三相感應(yīng)電機(jī)，其采用同軸相連的對(duì)拖系統(tǒng)，其系統(tǒng)圖如圖5-2所示，三相感應(yīng)電機(jī)作為負(fù)載電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)采用變頻器驅(qū)動(dòng)，且在加載時(shí)，采用力矩控制模式。其示意圖如圖（5-2）所示。圖5-2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖Figure5-2Experimentalplatform5.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件電路設(shè)計(jì)(HardwareCircuitDesignofExperimentalPlatform)搭建永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要分為硬件部分與軟件部分，本節(jié)先著重介紹實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件組成部分，其實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件電路主要由主電路，控制電路，PWM波驅(qū)動(dòng)隔離電路，電流檢測(cè)電路，過壓與過流保護(hù)電路等組成，下面對(duì)各個(gè)部分電路進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。5.2.1主電路的設(shè)計(jì)在主電路中，主要由三相不可控二極管整流電路進(jìn)行整流，再通過三相逆變電路將直流電逆變?yōu)榻涣麟娊o電機(jī)供電，逆變器采用IPM模塊，其穩(wěn)定性更好。其主電路如圖（5-3）所示：圖5-3主電路原理圖Figure5-3Schematicofthemaincircuit在主電路中，整流側(cè)采用三相橋式不可控整流，其整流二極管的選擇方法如下：

向逆變器側(cè)，容易在直流母線側(cè)產(chǎn)生泵升電壓，如果不加以限制，會(huì)損壞逆變器功率開關(guān)IPM模塊。在剎車電路設(shè)計(jì)中，采用在直流母線上并聯(lián)制動(dòng)電阻，將系統(tǒng)多余的能量在電阻R8上以熱量消耗掉。當(dāng)檢測(cè)到直流母線電壓大于690V時(shí)，通過軟件控制，增加G7的占空比，將直流母線電壓限制在690V以內(nèi)。其剎車驅(qū)動(dòng)電路如圖（5-4）所示，由于IGBT驅(qū)動(dòng)電壓為15V，為了防止IGBT在開通時(shí)存在不完全開通狀態(tài)，采用Z3進(jìn)行穩(wěn)壓。為了減少驅(qū)動(dòng)電路中電流的大小，采用電阻為1kΩ的R62進(jìn)行限流，且BR驅(qū)動(dòng)電路中有效電平為低電平。圖5-4剎車驅(qū)動(dòng)電路Figure5-4Brakedrivecircuit5.2.4電流采樣電路的設(shè)計(jì)在永磁同步電機(jī)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中，要采集定子三相電流，直流母線電壓等，而且電流采樣精度直接影響驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建中，由于霍爾傳感器價(jià)格昂貴，同時(shí)受到溫漂的影響較大，在一般場(chǎng)合下不予使用。在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建中，電流采樣采用采樣電阻，其價(jià)格低廉，且信號(hào)處理電路簡(jiǎn)單。在用采樣電阻采樣時(shí)，要求采樣電阻的精度高。采樣電阻的選取是設(shè)計(jì)采樣電路的關(guān)鍵，在應(yīng)用于電機(jī)控制中，采樣電阻一般為毫歐姆級(jí)別電阻且靈敏度較高。采樣電阻不宜選擇過大，當(dāng)采樣電阻過大時(shí)，在對(duì)電機(jī)定子電流進(jìn)行采樣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的有功功率損耗，帶來(lái)較大的發(fā)熱問題，會(huì)燒壞采樣電阻，當(dāng)采樣電阻較小時(shí)，雖然能采集更寬范圍的電機(jī)電流，但是當(dāng)電機(jī)電流較小時(shí)，較小的采樣電阻上采集到的電壓較小，受到電流采樣噪聲干擾較大，采樣精度降低。在采樣電阻選擇時(shí)，考慮IGBT最大峰值電流為30A，同時(shí)考慮后級(jí)的信號(hào)調(diào)理電路，考慮到處理后的電壓信號(hào)被DSP中的AD模塊能采集到的輸入電壓范圍。本文采樣電阻為5毫歐姆，誤差系數(shù)為1%。當(dāng)采樣電阻將定子電流?


本文編號(hào)：3112929