內(nèi)置式永磁同步電動機具有效率高、過載能力強、結構簡單、可靠性高等顯著優(yōu)點,因而獲得了國內(nèi)外學者的廣泛關注和研究。在內(nèi)置式永磁同步電機驅動系統(tǒng)中,位置傳感器、電流傳感器、逆變器作為連接控制器與電機的橋梁,具有十分重要的作用,而這些關鍵器件的損壞（或缺失）將會使驅動系統(tǒng)無法實現(xiàn)高性能、高效率的閉環(huán)控制,甚至會導致整個系統(tǒng)的“癱瘓”。為了解決上述問題,本文針對這些關鍵部件發(fā)生故障情況下的容錯控制方法,以及不同類型部件同時發(fā)生故障時的復合容錯控制方法進行了研究,并提出了相應的控制策略,使得驅動系統(tǒng)在復雜故障情況下的容錯能力得到了提升。論文首先針對內(nèi)置式永磁同步電機轉子位置傳感器故障情況下的無位置檢測方法進行了研究,并針對不同的系統(tǒng)需求,提出了兩種基于旋轉高頻電壓信號注入法的檢測策略。第一種算法通過對三相高頻電流響應幅值的直接分析,實現(xiàn)了轉子位置的檢測,該方法具有檢測速度快、計算量小等顯著優(yōu)點。第二種方法通過提取高頻電流響應的正負序分量相角之差,實現(xiàn)了位置信息的估計,該方法盡管計算量略微有所增加,但是其具有更高的檢測精度。隨后,論文針對在三相六開關逆變器的電機驅動系統(tǒng)中,相電流傳感器和位置傳感器... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無位置傳感器控制技術
        1.2.2 相電流重構技術
        1.2.3 逆變器故障及三相四開關控制策略
        1.2.4 多部件故障的復合容錯控制關鍵技術
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
第二章 內(nèi)置式永磁同步電機初始位置檢測方法
    2.1 常用的內(nèi)置式永磁同步電機初始定位方法
        2.1.1 凸極電機和隱極電機
        2.1.2 “預定位”方法
        2.1.3 脈沖電壓信號注入法
        2.1.4 旋轉高頻信號注入法
    2.2 內(nèi)置式永磁同步電機高頻數(shù)學模型
    2.3 基于高頻電流幅值的初始位置檢測方法
        2.3.1 初始位置估計方法
        2.3.2 波形幅值提取算法
        2.3.3 轉子NS極性辨別
    2.4 基于高頻電流正負序分量相角差的初始位置檢測方法
        2.4.1 高精度初始位置估計方法
        2.4.2 正負序分量相角提取算法
    2.5 實驗驗證
    2.6 本章小結
第三章 基于單電流傳感器的IPMSM無位置傳感器檢測方法
    3.1 基于母線電流傳感器的相電流重構原理
    3.2 基于母線電流傳感器的三相電流解耦重構策略
        3.2.1 三相電流的解耦重構方法
        3.2.2 基于三相電流解耦重構的新型矢量合成策略
        3.2.3 “α-β坐標系旋轉變化法”在三相電流解耦重構策略中的應用
        3.2.4 基于三相電流解耦重構的PWM合成及母線電流采樣策略
    3.3 基于單電流傳感器的無位置傳感控制策略實施方案
    3.4 實驗驗證
        3.4.1 相電流重構策略驗證
        3.4.2 基于相電流重構技術的無位置傳感器檢測驗證
    3.5 本章小結
第四章 基于三相四開關逆變器的IPMSM無位置傳感器檢測方法
    4.1 三相四開關逆變器拓撲結構
        4.1.1 逆變器開關管開路故障對有效矢量及輸出范圍的影響
        4.1.2 三相四開關逆變器拓撲結構
    4.2 三相四開關逆變器基本電壓矢量及輸出矢量合成策略
        4.2.1 三相四開關逆變器基本電壓矢量及扇區(qū)劃分
        4.2.2 三相四開關逆變器k-l坐標系及矢量合成策略
    4.3 三相四開關逆變器零電壓矢量及PWM合成策略
        4.3.1 三相四開關逆變器“零電壓矢量”問題及合成策略
        4.3.2 三相四開關逆變器PWM合成策略及輸出相電壓波形
    4.4 基于三相四開關逆變器的IPMSM無位置傳感器檢測方法
        4.4.1 高頻旋轉電壓注入方法
        4.4.2 控制系統(tǒng)框圖及無位置檢測方案
    4.5 仿真及實驗驗證
        4.5.1 仿真驗證
        4.5.2 實驗驗證
    4.6 本章小結
第五章 基于單電流傳感器的三相四開關IPMSM無位置傳感器檢測方法
    5.1 基于單電流傳感器的三相四開關逆變器拓撲
        5.1.1 單電流傳感器檢測相電流解決思路
        5.1.2 電路拓撲及電流流向分析
    5.2 三相四開關逆變器相電流重構技術
        5.2.1 相電流重構死區(qū)分析
        5.2.2 新型矢量合成策略
    5.3 基于相電流重構技術的三相四開關“等效零矢量”合成策略
        5.3.1 采用兩個基本電壓矢量合成“等效零矢量”的方法及缺點分析
        5.3.2 針對相電流重構技術的“等效零矢量”合成方法
    5.4 PWM合成策略及電流采樣在微處理器中的實現(xiàn)方法
        5.4.1 PWM合成策略及電流采樣點設置方法
        5.4.2 PWM及電流采樣在微處理器中的實現(xiàn)
    5.5 仿真及實驗驗證
        5.5.1 仿真驗證
        5.5.2 實驗驗證
    5.6 本章小結
第六章 基于單電流傳感器的相電流重構誤差分析及補償策略
    6.1 相電流重構誤差現(xiàn)象及問題的引出
    6.2 “相電流重構固有誤差”產(chǎn)生原因的分析
        6.2.1 非解耦相電流重構策略誤差分析
        6.2.2 瞬時采樣代替平均電流導致的相電流重構誤差分析
    6.3 “相電流重構固有誤差”補償思路
        6.3.1 內(nèi)置式永磁同步電機相電流在不同開關狀態(tài)下的“變化率”
        6.3.2 相電流重構誤差補償思路
        6.3.3 補償方案的推廣方法
    6.4 仿真及實驗驗證
        6.4.1 “相電流重構固有誤差”驗證
        6.4.2 “相電流重構固有誤差”補償思路驗證
    6.5 本章小結
第七章 結論及展望
    7.1 論文主要研究工作
    7.2 論文不足與后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于相電流正負序分量相角差的高精度內(nèi)置式永磁同步電機轉子初始位置檢測方法[J]. 劉景林,魯家棟.  電工技術學報. 2016(23)
[2]永磁同步電機轉子初始位置檢測方法[J]. 魯家棟,劉景林,衛(wèi)麗超.  電工技術學報. 2015(07)
[3]基于旋轉高頻信號法的IPMSM無位置傳感器控制[J]. 于艷君,柴鳳,歐景,高宏偉.  電工技術學報. 2013(07)
[4]永磁同步電機轉子初始位置的檢測方法[J]. 王冉珺,劉恩海.  電機與控制學報. 2012(01)
[5]內(nèi)置式永磁同步電機無位置傳感器控制[J]. 王高林,楊榮峰,于泳,徐殿國.  中國電機工程學報. 2010(30)
[6]容錯逆變器PMSM無位置傳感器控制系統(tǒng)[J]. 趙克,安群濤,孫力,葉偉.  電機與控制學報. 2010(04)
[7]改進的永磁同步電機轉子初始位置檢測方法[J]. 周元鈞,蔡名飛.  電機與控制學報. 2010(03)
[8]基于容錯逆變器的永磁同步電機直接轉矩控制[J]. 孫丹,賀益康,何宗元.  浙江大學學報(工學版). 2007(07)
[9]無電流傳感器的四開關三相無刷直流電機驅動控制新策略[J]. 符強,林輝,賀博,張海濤.  中國電機工程學報. 2006(17)
[10]四開關三相無刷直流電機的直接電流控制[J]. 符強,林輝,賀博.  中國電機工程學報. 2006(04)

博士論文
[1]無位置傳感器無刷直流電機關鍵控制技術研究[D]. 朱俊杰.中南大學 2014
[2]永磁同步電機脈振高頻信號注入無位置傳感器技術研究[D]. 劉穎.南京航空航天大學 2012
[3]永磁同步電機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 2012
[4]無刷直流電機無位置傳感器控制關鍵技術研究[D]. 李自成.華中科技大學 2010



本文編號：3592304