本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制關(guān)鍵問題研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)憑借其體積小、功率密度高、噪音低、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于船舶電力推進(jìn)、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。為了提高電機(jī)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,采用無位置傳感器的永磁同步電機(jī)矢量控制已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。由于目前尚無一種有效控制策略能夠滿足永磁同步電機(jī)在全速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)子位置辨識精度的要求,因而普遍采用在電機(jī)的不同運(yùn)行階段選取不同位置辨識策略的方法。本課題是以船用電力推進(jìn)系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)為研究對象,針對無位置傳感器控制在全速范圍內(nèi)的三個關(guān)鍵問題——靜止啟動、中高速位置辨識和控制系統(tǒng)性能影響因素進(jìn)行了深入的研究。主要完成的工作和成果為:1、為提取反電動勢信息,基于滑模變結(jié)構(gòu)的原理建立了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識策略,并應(yīng)用到中高速無位置傳感器控制中。為削弱因滑模變結(jié)構(gòu)工作機(jī)制引入的抖振現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了全新的滑模變狀態(tài)觀測器和位置提取單元:一是通過引入“準(zhǔn)滑動模態(tài)”邊界層的概念,采用飽和函數(shù)替代傳統(tǒng)的開關(guān)函數(shù);二是結(jié)合采用低通濾波器和鎖相環(huán),在不考慮反電動勢相位延遲的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置的精確辨識。2、針對低速和零速工況下因電機(jī)反電動勢過小而無法有效提取的問題,懫用I/F啟動的方法,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的可靠啟動,并且做到了啟動電流的可控可調(diào)。為避免因角度切換使得轉(zhuǎn)速出現(xiàn)大范圍的波動,本文通過在開環(huán)I/F啟動和滑模變結(jié)構(gòu)位置辨識閉環(huán)之間設(shè)置轉(zhuǎn)速閉環(huán)、位置延時閉環(huán)的過渡階段,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速在階段切換過程中的平穩(wěn)變化。3、研究了影響無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)性能的因素。著重分析了電機(jī)參數(shù)偏差對滑模變結(jié)構(gòu)位置辨識策略的影響,提出了一種根據(jù)參數(shù)偏差和定子電流計(jì)算辨識位置誤差的統(tǒng)一算法;其次分析了非理想采樣電流中的諧波成分和數(shù)字控制計(jì)算延時對位置辨識的影響。4、在Matlab/Simulink環(huán)境下對滑模變結(jié)構(gòu)中高速位置辨識算法、I/F靜止啟動算法和無位置傳感器控制系統(tǒng)性能影響因素進(jìn)行了仿真分析,并在實(shí)驗(yàn)室的硬件平臺上,驗(yàn)證了該文理論分析的正確性和所提策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 矢量控制 位置辨識 滑模變結(jié)構(gòu) I/F起動 參數(shù)偏差
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及其研究意義10-11
• 1.2 課題研究現(xiàn)況11-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容和論文章節(jié)結(jié)構(gòu)16-19
• 第二章 永磁同步電機(jī)矢量控制19-30
• 2.1 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)組成19-20
• 2.2 永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型20-24
• 2.3 永磁同步電機(jī)矢量控制24-27
• 2.4 仿真驗(yàn)證27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 永磁同步電機(jī)全速度范圍內(nèi)無位置傳感器矢量控制30-52
• 3.1 滑模變結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)介紹30-36
• 3.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)基本原理30-34
• 3.1.2 滑模變結(jié)構(gòu)的抖振產(chǎn)生問題以及削弱措施34-36
• 3.2 基于滑模變結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)無位置辨識策略36-41
• 3.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)的位置辨識基本原理36-40
• 3.2.2 基于鎖相環(huán)的新型滑模變結(jié)構(gòu)位置辨識策略40-41
• 3.3 永磁同步電機(jī)全速范圍內(nèi)無位置傳感器控制41-45
• 3.3.1 I/F開環(huán)啟動階段41-44
• 3.3.2 切換過渡階段44-45
• 3.4 無位置傳感器控制仿真驗(yàn)證45-50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 第四章 無位置傳感器控制性能研究52-71
• 4.1 無位置傳感器控制性能影響因素52-53
• 4.2 參數(shù)偏差對無位置傳感器控制算法性能影響分析53-65
• 4.2.1 參數(shù)偏差對辨識算法穩(wěn)定性影響分析53-56
• 4.2.2 參數(shù)偏差對辨識位置影響分析56-65
• 4.3 采樣電流非理想對位置辨識影響分析65-68
• 4.4 數(shù)字控制對無位置傳感器控制影響分析68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 永磁同步電機(jī)無位置傳感器實(shí)驗(yàn)71-82
• 5.1 永磁同步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)71-72
• 5.2 永磁同步電機(jī)無位置傳感器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-78
• 5.2.1 I/F開環(huán)啟動實(shí)驗(yàn)72-74
• 5.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)位置辨識精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)74-78
• 5.3 參數(shù)偏差對位置辨識誤差影響實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證78-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 第六章 全文工作總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文工作總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文89

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