全速度范圍無位置傳感器永磁同步電機(jī)控制研究
發(fā)布時間：2021-04-01 09:32
永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在新能源汽車、船舶動力、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。采用無位置傳感器控制可以降低設(shè)備制造成本,增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,具有廣泛的應(yīng)用價值。目前永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)采用無位置傳感器控制是主要發(fā)展趨勢之一。永磁同步電機(jī)在實際運行中存在較多的高次電流諧波,這些高次諧波增加損耗并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動,降低了電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能。永磁同步電機(jī)電流諧波抑制控制技術(shù)成為研究的熱點。本文提出了全速度范圍下,無位置傳感器永磁同步電機(jī)電流諧波抑制調(diào)速系統(tǒng)。在各諧波電流同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下應(yīng)用基于復(fù)矢量交叉耦合解耦的PI電流控制器,抑制電流諧波以及消除永磁同步電機(jī)方程中隨轉(zhuǎn)速變化的耦合項,使復(fù)矢量PI電流控制器能夠在不同速度下抑制電流諧波。建立了考慮更高次電流諧波的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器,在各自高次電流諧波同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,抑制了永磁同步電機(jī)相電流中存在含量較大的5次,7次,11次,13次諧波分量,降低了諧波損耗和轉(zhuǎn)矩脈動。給出了無位置傳感器永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的位置估計方法。在估計轉(zhuǎn)子γ-δ坐標(biāo)系下,設(shè)計基于iγ=0的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。在中高速范圍...
【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
精進(jìn)電動的車用永磁同步電機(jī)和德爾福配套的電機(jī)逆變器Fig.1.1JJecnPMSMforvehicleandDelphimatchingmotorinverter
?Ｃ娌問?≡癲壞保?引起電機(jī)運行時的抖振問題。（3）模型參考自適應(yīng)法清華大學(xué)在國內(nèi)率先使用模型參考自適應(yīng)法估計永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，該方法的基本思想是將永磁同步電機(jī)本身作為參考模型，將估計的定子電流作為可調(diào)模型，在調(diào)速系統(tǒng)實際運行中，這兩種模型輸出的物理量具有相同的物理含義。選取合適的參數(shù)自適應(yīng)率，通過這兩者輸出物理量的差值，使得可調(diào)模型的輸出量不斷收斂于參考模型的輸出量，以此獲得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息[36]。通常應(yīng)用超穩(wěn)定性與正性動態(tài)系統(tǒng)理論對選取的自適應(yīng)律進(jìn)行設(shè)計。圖1.2模型參考自適應(yīng)觀測器原理圖Fig.1.2Themodelreferstotheschematicdiagramoftheadaptiveobserver1.3.2低速運行時無傳感器控制技術(shù)當(dāng)永磁同步電機(jī)運行在低速區(qū)間時，電機(jī)的反電勢與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，有用的反電勢信號較低，通常難以提齲導(dǎo)致基于永磁同步電機(jī)模型法，在電機(jī)低速工況下運行時無法實時估計轉(zhuǎn)子的位置和速度。為了在包括零速在內(nèi)的所有速度下都能獲得精確的轉(zhuǎn)子位置信息。高頻信號注入法通過利用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有凸極性的特點，在低速工況下，將高頻電壓信號注入到電機(jī)定子繞組中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息包含在響應(yīng)的高頻電流中。通過低通及帶通濾波器，提取響應(yīng)電流信號并進(jìn)行處理，估計轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速[37-38]。低速工況下，常采用的高頻信號注入法分別為旋轉(zhuǎn)電壓注入法、脈振電壓注入法和方波電壓注入法。雖然本世紀(jì)初就有學(xué)者發(fā)表關(guān)于高頻方波注入法的論文，已引起廣泛的討論，但與其它兩種高頻電壓信號注入方法相比應(yīng)用較晚，但是由于不需要在系統(tǒng)中使用復(fù)雜的數(shù)字濾波器，因此可以提升速度環(huán)帶寬。近些年來，隨著高頻方波技術(shù)的不斷發(fā)展，其具有的觀測精度可替代低分辨率的編碼器。永磁同步電機(jī)高頻信
1.緒論6（1）高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號注入法該方法的基本原理是指在永磁同步電機(jī)的兩相靜止-坐標(biāo)系上的軸、軸分別注入高頻正弦電壓信號，提取永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的高頻響應(yīng)電流，經(jīng)過帶通濾波器、高通濾波器等進(jìn)行信號處理計算[39]。高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號注入法的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1.3所示。圖1.3高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號注入法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1.3Highfrequencyrotatingvoltagesignalinjectionsystemstructurediagram圖中，i、u為基波電流和電壓，ini為提取的高頻響應(yīng)電流，inu為注入的高頻電壓。/dq是以/dqT為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換（Park變換），dq/為其逆運算，UVW/是以uvw/T為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換（Clark變換），低通濾波器（LowPassFilter,LPF）主要用于電流濾波，帶通濾波器（BandPassfilter,BPF）主要用于提取高頻電流信號。但該方案還是存在一些缺陷，由于需要用到較多的濾波器進(jìn)行高頻響應(yīng)處理，使系統(tǒng)的處理復(fù)雜度增加。（2）高頻脈振電壓信號注入法該方法與前一節(jié)方案大體一致。向估計轉(zhuǎn)子的軸注入高頻正弦電壓信號，在兩相靜止-坐標(biāo)系下，注入的高頻正弦電壓可看做脈振的電壓信號[40-41]。估計轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間關(guān)系如圖1.4所示。估計轉(zhuǎn)子-坐標(biāo)系和兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e，兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系與兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e。其中=ee為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計誤差角。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制諧波抑制策略研究[J]. 楊淑英,劉世園,李浩源,劉善宏,張興. 中國電機(jī)工程學(xué)報. 2019(20)
[2]基于模型預(yù)測控制的永磁同步電機(jī)電流控制技術(shù)綜述[J]. 顏學(xué)龍,謝剛,孫天夫,梁嘉寧,閆俞佰. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(09)
[3]永磁同步電機(jī)電流諧波抑制策略[J]. 李帥,孫立志,劉興亞,安群濤. 電工技術(shù)學(xué)報. 2019(S1)
[4]永磁同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)諧波電流抑制[J]. 孫健,王愛元,王濤,金永星. 上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報. 2019(03)
[5]基于閉環(huán)電流平均值法的永磁同步電機(jī)諧波抑制方法[J]. 李生民,肖亞敏,梁吉寧,孟琳. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(05)
[6]一種永磁同步電機(jī)諧波電流抑制算法[J]. 紀(jì)世忠. 電力電子技術(shù). 2019(04)
[7]基于矢量控制的異步電機(jī)自抗擾控制[J]. 賀虎成,孫磊,張玉峰,朱群. 電機(jī)與控制學(xué)報. 2019(04)
[8]基于高頻方波信號注入法的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法[J]. 李文真,劉景林,陳雙雙. 電工技術(shù)學(xué)報. 2018(24)
[9]電動車用永磁同步電機(jī)定子諧波優(yōu)化控制[J]. 王碩,王旭東,金寧治,劉宇博,謝瑞. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[10]基于滑模觀測器的永磁同步電機(jī)矢量控制[J]. 吳定會,楊德亮,陳錦寶. 系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2018(11)
博士論文
[1]基于轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速—電流MAP的車用永磁同步電機(jī)矢量控制優(yōu)化[D]. 楊陽.吉林大學(xué) 2018
[2]內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制研究[D]. 張國強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]永磁同步電機(jī)全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D]. 王子輝.浙江大學(xué) 2012
[4]基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D]. 秦峰.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]引入虛擬電阻的永磁同步電機(jī)電流環(huán)控制策略研究[D]. 寇天明.西安理工大學(xué) 2019
[2]諧波控制策略對主軸電機(jī)動態(tài)特性影響的研究[D]. 薛鏡武.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[3]電動汽車永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制研究[D]. 李東.重慶大學(xué) 2018
[4]全速度范圍的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制策略研究[D]. 韓松杉.北京交通大學(xué) 2018
[5]永磁同步電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究[D]. 張志鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]永磁電機(jī)低載波比無傳感器控制策略研究[D]. 付炎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
本文編號：3113107
【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
精進(jìn)電動的車用永磁同步電機(jī)和德爾福配套的電機(jī)逆變器Fig.1.1JJecnPMSMforvehicleandDelphimatchingmotorinverter
?Ｃ娌問?≡癲壞保?引起電機(jī)運行時的抖振問題。（3）模型參考自適應(yīng)法清華大學(xué)在國內(nèi)率先使用模型參考自適應(yīng)法估計永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，該方法的基本思想是將永磁同步電機(jī)本身作為參考模型，將估計的定子電流作為可調(diào)模型，在調(diào)速系統(tǒng)實際運行中，這兩種模型輸出的物理量具有相同的物理含義。選取合適的參數(shù)自適應(yīng)率，通過這兩者輸出物理量的差值，使得可調(diào)模型的輸出量不斷收斂于參考模型的輸出量，以此獲得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息[36]。通常應(yīng)用超穩(wěn)定性與正性動態(tài)系統(tǒng)理論對選取的自適應(yīng)律進(jìn)行設(shè)計。圖1.2模型參考自適應(yīng)觀測器原理圖Fig.1.2Themodelreferstotheschematicdiagramoftheadaptiveobserver1.3.2低速運行時無傳感器控制技術(shù)當(dāng)永磁同步電機(jī)運行在低速區(qū)間時，電機(jī)的反電勢與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，有用的反電勢信號較低，通常難以提齲導(dǎo)致基于永磁同步電機(jī)模型法，在電機(jī)低速工況下運行時無法實時估計轉(zhuǎn)子的位置和速度。為了在包括零速在內(nèi)的所有速度下都能獲得精確的轉(zhuǎn)子位置信息。高頻信號注入法通過利用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有凸極性的特點，在低速工況下，將高頻電壓信號注入到電機(jī)定子繞組中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息包含在響應(yīng)的高頻電流中。通過低通及帶通濾波器，提取響應(yīng)電流信號并進(jìn)行處理，估計轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速[37-38]。低速工況下，常采用的高頻信號注入法分別為旋轉(zhuǎn)電壓注入法、脈振電壓注入法和方波電壓注入法。雖然本世紀(jì)初就有學(xué)者發(fā)表關(guān)于高頻方波注入法的論文，已引起廣泛的討論，但與其它兩種高頻電壓信號注入方法相比應(yīng)用較晚，但是由于不需要在系統(tǒng)中使用復(fù)雜的數(shù)字濾波器，因此可以提升速度環(huán)帶寬。近些年來，隨著高頻方波技術(shù)的不斷發(fā)展，其具有的觀測精度可替代低分辨率的編碼器。永磁同步電機(jī)高頻信
1.緒論6（1）高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號注入法該方法的基本原理是指在永磁同步電機(jī)的兩相靜止-坐標(biāo)系上的軸、軸分別注入高頻正弦電壓信號，提取永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的高頻響應(yīng)電流，經(jīng)過帶通濾波器、高通濾波器等進(jìn)行信號處理計算[39]。高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號注入法的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1.3所示。圖1.3高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號注入法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1.3Highfrequencyrotatingvoltagesignalinjectionsystemstructurediagram圖中，i、u為基波電流和電壓，ini為提取的高頻響應(yīng)電流，inu為注入的高頻電壓。/dq是以/dqT為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換（Park變換），dq/為其逆運算，UVW/是以uvw/T為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換（Clark變換），低通濾波器（LowPassFilter,LPF）主要用于電流濾波，帶通濾波器（BandPassfilter,BPF）主要用于提取高頻電流信號。但該方案還是存在一些缺陷，由于需要用到較多的濾波器進(jìn)行高頻響應(yīng)處理，使系統(tǒng)的處理復(fù)雜度增加。（2）高頻脈振電壓信號注入法該方法與前一節(jié)方案大體一致。向估計轉(zhuǎn)子的軸注入高頻正弦電壓信號，在兩相靜止-坐標(biāo)系下，注入的高頻正弦電壓可看做脈振的電壓信號[40-41]。估計轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間關(guān)系如圖1.4所示。估計轉(zhuǎn)子-坐標(biāo)系和兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e，兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系與兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e。其中=ee為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計誤差角。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制諧波抑制策略研究[J]. 楊淑英,劉世園,李浩源,劉善宏,張興. 中國電機(jī)工程學(xué)報. 2019(20)
[2]基于模型預(yù)測控制的永磁同步電機(jī)電流控制技術(shù)綜述[J]. 顏學(xué)龍,謝剛,孫天夫,梁嘉寧,閆俞佰. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(09)
[3]永磁同步電機(jī)電流諧波抑制策略[J]. 李帥,孫立志,劉興亞,安群濤. 電工技術(shù)學(xué)報. 2019(S1)
[4]永磁同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)諧波電流抑制[J]. 孫健,王愛元,王濤,金永星. 上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報. 2019(03)
[5]基于閉環(huán)電流平均值法的永磁同步電機(jī)諧波抑制方法[J]. 李生民,肖亞敏,梁吉寧,孟琳. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(05)
[6]一種永磁同步電機(jī)諧波電流抑制算法[J]. 紀(jì)世忠. 電力電子技術(shù). 2019(04)
[7]基于矢量控制的異步電機(jī)自抗擾控制[J]. 賀虎成,孫磊,張玉峰,朱群. 電機(jī)與控制學(xué)報. 2019(04)
[8]基于高頻方波信號注入法的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法[J]. 李文真,劉景林,陳雙雙. 電工技術(shù)學(xué)報. 2018(24)
[9]電動車用永磁同步電機(jī)定子諧波優(yōu)化控制[J]. 王碩,王旭東,金寧治,劉宇博,謝瑞. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[10]基于滑模觀測器的永磁同步電機(jī)矢量控制[J]. 吳定會,楊德亮,陳錦寶. 系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2018(11)
博士論文
[1]基于轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速—電流MAP的車用永磁同步電機(jī)矢量控制優(yōu)化[D]. 楊陽.吉林大學(xué) 2018
[2]內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制研究[D]. 張國強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]永磁同步電機(jī)全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D]. 王子輝.浙江大學(xué) 2012
[4]基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D]. 秦峰.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]引入虛擬電阻的永磁同步電機(jī)電流環(huán)控制策略研究[D]. 寇天明.西安理工大學(xué) 2019
[2]諧波控制策略對主軸電機(jī)動態(tài)特性影響的研究[D]. 薛鏡武.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[3]電動汽車永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制研究[D]. 李東.重慶大學(xué) 2018
[4]全速度范圍的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制策略研究[D]. 韓松杉.北京交通大學(xué) 2018
[5]永磁同步電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究[D]. 張志鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]永磁電機(jī)低載波比無傳感器控制策略研究[D]. 付炎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
本文編號：3113107
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