本文選題：內(nèi)置式永磁同步電機(jī) + 無傳感器技術(shù)��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有高效率、高功率密度、強(qiáng)魯棒性、優(yōu)調(diào)速性能及易于弱磁調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)交流傳動領(lǐng)域。位置傳感器的安裝會增加成本并降低系統(tǒng)可靠性，因此無位置傳感器控制技術(shù)受到廣泛關(guān)注。當(dāng)采用反電動勢模型法時(shí)，受電機(jī)參數(shù)變化、磁鏈空間諧波及逆變器非線性等因素的影響，會使得轉(zhuǎn)子位置估測結(jié)果含有顯著的諧波誤差。在內(nèi)置式永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置估測值中的諧波誤差會導(dǎo)致坐標(biāo)變換不準(zhǔn)確，引起轉(zhuǎn)矩脈動，惡化驅(qū)動系統(tǒng)的性能。為了進(jìn)一步改善永磁電機(jī)無傳感器控制系統(tǒng)性能，本文主要對轉(zhuǎn)子位置觀測誤差自適應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行研究。 在分析擴(kuò)展反電動勢模型狀態(tài)觀測器基礎(chǔ)上研究基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)子位置觀測方法。通過分析電機(jī)數(shù)學(xué)模型及矢量控制原理，建立擴(kuò)展反電動勢觀測器模型，并結(jié)合正交軟件鎖相環(huán)設(shè)計(jì)了位置觀測器結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，建立了擴(kuò)展反電動勢觀測器相位滯后及諧波抑制與觀測器帶寬及運(yùn)行頻率之間的關(guān)系，并分析了由逆變器非線性、磁飽和及磁場空間諧波引起的轉(zhuǎn)子位置觀測諧波誤差的機(jī)理。 研究一種基于參數(shù)自適應(yīng)的梯形誤差電壓死區(qū)補(bǔ)償策略。由于逆變器非線性會使電機(jī)相電流和觀測的反電動勢中都含有顯著諧波成分，進(jìn)而導(dǎo)致位置估測值含有諧波誤差，，從而影響無傳感器控制系統(tǒng)性能。在對逆變器非線性引起電壓畸變分析基礎(chǔ)上，研究了一種梯形誤差補(bǔ)償電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制，根據(jù)運(yùn)行條件自適應(yīng)改變梯形角以對逆變器非線性進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。 為了進(jìn)一步改善無傳感器內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制性能，研究一種基于二階廣義積分器自適應(yīng)濾波的位置觀測脈動誤差抑制方法。通過多個(gè)二階廣義積分器并聯(lián)組成的交叉反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多特定反電動勢諧波的消除。鎖頻環(huán)的應(yīng)用確保了二階廣義積分器諧振頻率的自適應(yīng)。所研究的方法能夠有效消除估測反電動勢中的低階諧波成分，從而抑制位置估測諧波誤差的產(chǎn)生。 在理論分析的基礎(chǔ)上，通過Matlab/Simulink仿真工具對所研究的控制策略進(jìn)行仿真分析，并在2.2kW內(nèi)置式永磁同步電機(jī)對拖加載實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所研究方法的有效性。
[Abstract]:The built-in permanent magnet synchronous motor (PMSM) has the advantages of high efficiency, high power density, strong robustness, excellent speed regulation performance and easy to speed regulation. It is widely used in the field of AC drive. The installation of position sensor will increase the cost and reduce the reliability of the system. Therefore, the control technology of sensorless sensor is widely concerned. When the potential model is influenced by the change of the motor parameters, the space harmonics of the magnetic chain and the nonlinearity of the inverter, the results of the rotor position estimation will contain significant harmonic errors. In the vector control system of the built-in permanent magnet synchronous motor, the harmonic error in the rotor position estimation value will result in the inaccurate coordinate transformation and the torque ripple. The performance of the drive system is deteriorated. In order to further improve the performance of the permanent magnet motor sensorless control system, this paper mainly studies the adaptive compensation method of the rotor position observation error.
On the basis of the analysis of the state observer of the extended back EMF model, the rotor position observation method based on adaptive compensation is studied. By analyzing the mathematical model of the motor and the principle of vector control, an extended anti EMF observer model is established and the position observer structure is designed with the orthogonal software phase locked loop. On this basis, the expansion inverse is established. The relationship between the phase lag and harmonic suppression of the EMF and the observer bandwidth and the operating frequency is discussed, and the mechanism of the harmonic error observed by the rotor position, which is caused by the nonlinearity of the inverter, magnetic saturation and the space harmonics of the magnetic field, is analyzed.
A trapezoid error voltage dead zone compensation strategy based on parameter adaptive is studied. Because the nonlinearity of the inverter has significant harmonic components in both the motor phase current and the observed back EMF, the position estimation value contains the harmonic error, which affects the performance of the sensorless control system. The voltage of the inverter is caused by the nonlinear voltage. On the basis of distortion analysis, an adaptive adjustment mechanism of trapezoid error compensation voltage is studied, which adaptively changes the trapezoid angle according to the operating conditions to compensate the nonlinearity of the inverter in real time.
In order to further improve the control performance of the sensorless built-in permanent magnet synchronous motor (PMSM), a method based on the Nikai Hiroyoshi integrator adaptive filtering is studied. Through the cross feedback network composed of multiple Nikai Hiroyoshi integrators, the harmonic elimination of the multi specific anti EMF is realized. The application of the lock frequency ring is true. The adaptive resonance frequency of the Nikai Hiroyoshi integrator is guaranteed. The method studied can effectively eliminate the low order harmonic components in the back EMF and suppress the generation of the harmonic error in the position estimation.
On the basis of the theoretical analysis, the Matlab/Simulink simulation tool is used to simulate the control strategy, and the experimental platform of the 2.2kW built-in permanent magnet synchronous motor on the drag and load experimental platform is carried out to verify the effectiveness of the proposed method.
【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】：2014
【分類號】：TM341

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2073797