本文關(guān)鍵詞：初級繞組分段永磁直線同步電機(jī)無傳感器技術(shù)研究

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【摘要】：初級繞組分段永磁直線同步電機(jī)作為一種新型結(jié)構(gòu)的直線電機(jī),具有推力密度高、功率損耗小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快和驅(qū)動(dòng)電壓低等優(yōu)點(diǎn),可以廣泛應(yīng)用于軌道交通、電磁彈射、新能源等領(lǐng)域。然而位置傳感器一直制約著初級繞組分段直線電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展,因此本文以初級繞組分段直線電機(jī)為研究對象,針對電機(jī)繞組分段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),開展分段電機(jī)反電勢觀測方法和段間區(qū)域位置及速度估算方法等無傳感器控制關(guān)鍵技術(shù)的研究,對促進(jìn)其在軌道交通、電磁彈射等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。論文首先針對初級分段電機(jī)段間區(qū)域電磁參數(shù)呈現(xiàn)非周期性變化的特點(diǎn),采用理論計(jì)算和有限元分析方法研究段間區(qū)域電感和磁鏈參數(shù)隨磁極位置的變化規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上建立分段電機(jī)全行程變參數(shù)數(shù)學(xué)模型。針對分段電機(jī)動(dòng)子段間平穩(wěn)過渡問題,研究段間電流同步控制策略和分段供電策略,并構(gòu)建分段電機(jī)全行程矢量控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)電機(jī)無傳感器控制的基礎(chǔ)。其次,研究基于擾動(dòng)觀測器的反電勢觀測方法,分析觀測器極點(diǎn)配置方案和觀測器理論誤差,并提出角度誤差補(bǔ)償方法,以提高觀測器位置估算精度。通過對觀測器暫態(tài)響應(yīng)和參數(shù)誤差影響的分析,證明基于擾動(dòng)觀測器的反電勢觀測方法具有響應(yīng)速度快及對參數(shù)誤差不敏感的特點(diǎn),在初級分段直線電機(jī)參數(shù)攝動(dòng)較大的條件下也具有較好的觀測精度,適用于分段電機(jī)無傳感器控制。再次,針對分段電機(jī)段間區(qū)域單段定子反電勢相位產(chǎn)生偏差,無法直接估算段間位置問題,提出利用相鄰兩段定子的合成反電勢進(jìn)行位置估算的方法,以消除段間位置估算的盲點(diǎn)。針對常規(guī)速度估算方法在段間區(qū)域產(chǎn)生波動(dòng)的問題,研究基于電機(jī)動(dòng)力學(xué)方程的全階速度觀測器方法,分析觀測器反饋增益配置方法,并通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證全階速度觀測器方法能夠有效降低段間區(qū)域估算速度波動(dòng),提高速度估算精度。最后,在理論分析的基礎(chǔ)上搭建初級分段直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制器硬件電路和軟件算法,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證無傳感器控制方法的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：繞組分段 永磁直線同步電機(jī) 無傳感器控制 擾動(dòng)觀測器 全階速度觀測器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 初級分段直線電機(jī)及其無傳感器控制策略研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 初級分段直線電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)9-12
• 1.2.2 初級分段直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 初級分段直線電機(jī)無傳感器控制研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 初級分段永磁直線電機(jī)數(shù)學(xué)模型及控制策略16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 初級分段永磁直線電機(jī)段間區(qū)域電磁參數(shù)變化規(guī)律16-21
• 2.2.1 同步電感變化規(guī)律分析及建模17-20
• 2.2.2 永磁體磁鏈變化規(guī)律分析及建模20-21
• 2.3 初級分段永磁直線電機(jī)變參數(shù)數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.4 初級分段永磁直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略23-27
• 2.4.1 段間電流同步控制策略24-25
• 2.4.2 分段供電及段間切換策略25-26
• 2.4.3 初級分段永磁直線電機(jī)全行程矢量控制策略26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 初級分段直線電機(jī)反電勢觀測方法研究28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 基于擾動(dòng)觀測器的反電勢觀測方法28-35
• 3.2.1 擾動(dòng)觀測器設(shè)計(jì)28-31
• 3.2.2 觀測器誤差分析與極點(diǎn)配置31-33
• 3.2.3 觀測器角度誤差補(bǔ)償33-34
• 3.2.4 觀測器數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法34-35
• 3.3 觀測器暫態(tài)性能研究35-37
• 3.4 觀測器參數(shù)誤差對位置估算精度影響研究37-40
• 3.4.1 定子電阻誤差影響研究38-39
• 3.4.2 定子電感誤差影響研究39-40
• 3.5 基于擾動(dòng)觀測器的反電勢觀測方法仿真分析40-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 段間區(qū)域位置及速度估算方法研究45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 基于合成反電勢的段間位置估算方法研究45-51
• 4.2.1 段間區(qū)域反電勢模型46-47
• 4.2.2 段間區(qū)域位置估算方法研究47-49
• 4.2.3 段間區(qū)域位置估算仿真分析49-51
• 4.3 基于全階速度觀測器的速度估算方法研究51-56
• 4.3.1 鎖相環(huán)速度估算方法在段間區(qū)域存在的問題51-52
• 4.3.2 基于動(dòng)力學(xué)方程的全階速度觀測器構(gòu)建52-54
• 4.3.3 全階速度觀測器和鎖相環(huán)方法段間速度估算對比54-56
• 4.4 初級分段永磁直線電機(jī)全行程無傳感器運(yùn)行仿真分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 初級分段直線電機(jī)無傳感器控制實(shí)驗(yàn)研究60-72
• 5.1 引言60
• 5.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺及硬件電路60-64
• 5.2.1 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺60-61
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)61-64
• 5.3 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)64-65
• 5.4 初級分段直線電機(jī)無傳感器控制實(shí)驗(yàn)研究65-70
• 5.4.1 基于擾動(dòng)觀測器的反電勢觀測方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-66
• 5.4.2 基于合成反電勢和單段反電勢的段間位置估算對比實(shí)驗(yàn)66-68
• 5.4.3 電機(jī)空載條件下勻速和加減速運(yùn)行實(shí)驗(yàn)68-69
• 5.4.4 電機(jī)加載條件下運(yùn)行實(shí)驗(yàn)69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果78-80
• 致謝80

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1 陳宇明,金能強(qiáng);直線同步電機(jī)的磁場與力特性分析[J];電工電能新技術(shù);2002年01期

2 余佩瓊;陸億紅;;永磁直線同步電機(jī)的有限元分析[J];電工技術(shù);2003年12期

3 陳，

本文編號：984151