發(fā)布時(shí)間：2021-08-13 18:50

　　近年來(lái)永磁同步電機(jī)憑借其高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn),在風(fēng)機(jī)水泵、空調(diào)、電動(dòng)汽車甚至航空航天等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及人們節(jié)電、環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng),永磁電機(jī)發(fā)展的前途一片光明,結(jié)構(gòu)形式將日趨多樣化,將會(huì)贏得更為廣泛的發(fā)展空間。永磁同步電機(jī)的控制過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置,針對(duì)機(jī)械傳感器成本高、適應(yīng)性低、系統(tǒng)復(fù)雜的問(wèn)題,本文提出了一種基于自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波（AUKF）的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法,具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,本文對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型做了簡(jiǎn)要的分析,介紹了Clark變換、Park變換。針對(duì)矢量控制詳細(xì)介紹了空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)以及常用的電流控制策略,并在MATLAB/Simulink中選取了i_d=0的磁場(chǎng)定向控制策略,使用經(jīng)典雙閉環(huán)控制方法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了仿真結(jié)果分析。其次,介紹了卡爾曼濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）的原理,進(jìn)一步提出使用無(wú)跡卡爾曼濾波（UKF）進(jìn)行永磁同步電機(jī)的狀態(tài)估計(jì),該方法對(duì)非線性系統(tǒng)不需要進(jìn)行線性化處理,而是使用無(wú)跡變換的方法來(lái)處理系統(tǒng)均值和方差... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

基于自適應(yīng)UKF的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制研究10構(gòu)較強(qiáng)，適用于高速應(yīng)用場(chǎng)合[36]，這種永磁體不直接接觸氣隙，只與轉(zhuǎn)子的硅鋼片接觸，其氣隙磁密較高，常應(yīng)用于高功率密度的電機(jī)，凸極率能夠達(dá)到3甚至更高。其缺點(diǎn)是加工工藝難度較大。三種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)特點(diǎn)對(duì)比如表2-1所示：表2-1不同轉(zhuǎn)子電機(jī)特點(diǎn)對(duì)比Table2-1Characteristicscomparisonofdifferentrotormotors內(nèi)置式表面凸出式表面嵌入式凸極率3及以上約1.1~1.35約2~2.3應(yīng)用轉(zhuǎn)速高速中低速中高速加工工藝難易中應(yīng)用范圍少?gòu)V中PMSM的定子結(jié)構(gòu)與其他電機(jī)相同，有分布式和集中式兩種。分布式繞組每極每相槽數(shù)有兩槽及以上，分布式繞組有助于減小磁動(dòng)勢(shì)的諧波，因此諧波轉(zhuǎn)矩及損耗較校集中式繞組每極每相一槽，能夠減小導(dǎo)線長(zhǎng)度，節(jié)約成本，并且加工簡(jiǎn)單，生成效率高。在性能上由于導(dǎo)線長(zhǎng)度短，因此定子銅耗較小；由于槽數(shù)少，電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩�。蛔愿休^大，弱磁運(yùn)行的范圍較大，非常適用于對(duì)速度有較高要求的領(lǐng)域。其缺點(diǎn)是定子繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)諧波較大。2.1.2永磁同步電機(jī)的工作原理圖2-2永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)圖Figure2-2Structureofpermanentmagnetsynchronousmotor永磁同步電機(jī)其實(shí)永磁式無(wú)刷直流電機(jī)中的一種，PMSM結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，PMSM電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁線圈、電刷等，由汝鐵硼永磁體構(gòu)成，這樣簡(jiǎn)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)，提高了電機(jī)使用的可靠性，又沒(méi)有轉(zhuǎn)子銅耗，提高了電機(jī)效率。定子繞組一般為多相，本文以三相繞組為例，三相繞組沿著定子鐵芯對(duì)稱分布，兩兩相差120°，通入三相交流電可產(chǎn)生選擇磁場(chǎng)[37]。永磁同步電機(jī)的工作原理是通過(guò)PWM控制的逆變電路在勵(lì)磁繞組通入直流勵(lì)

基于自適應(yīng)UKF的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制研究24表2-6仿真用電機(jī)參數(shù)Table2-6Simulationmotorparameters定子電阻同步電感轉(zhuǎn)子磁通極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2.875Ω8.5mH0.3Wb40.0022kgm2在仿真過(guò)程中，初始轉(zhuǎn)速為0，在0s給電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速為500r/min，此時(shí)轉(zhuǎn)矩為2Nm，電機(jī)穩(wěn)定后在0.15s時(shí)將給定轉(zhuǎn)速增加到1000r/min，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)矩增加到8Nm，通過(guò)以上三組數(shù)據(jù)，分別觀察永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)以及不同轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩下相電流的變化。仿真結(jié)果如圖2-12所示，其中（a）為轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線，（b）為轉(zhuǎn)矩曲線，（c）為A相電流曲線。(a)(b)(c)圖2-12永磁同步電機(jī)矢量控制仿真結(jié)果Figure2-12SimulationresultsofPMSMVectorControl從仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，A相電流幅值不變，頻率增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速能跟達(dá)到給定轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變，增加轉(zhuǎn)矩時(shí)，A向電流頻率不變，幅值

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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