本文關(guān)鍵詞：永磁電機低成本矢量控制系統(tǒng)關(guān)鍵問題研究

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【摘要】：正弦波驅(qū)動永磁電機矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)越的性能備受國內(nèi)外學者關(guān)注。但是對于諸如電動自行車等存在成本要求的應(yīng)用場合,高昂的位置傳感器、電流傳感器、驅(qū)動功率模塊等成為制約其應(yīng)用的主要因素。本文設(shè)計了低成本永磁電機矢量控制系統(tǒng),并在軟件算法上進行了優(yōu)化,力求控制器成本低廉且性能優(yōu)越。為得到高精度轉(zhuǎn)子位置信息,通常采用旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器,但其價格普遍較高。相比之下,開關(guān)型霍爾位置傳感器具有成本低的優(yōu)勢。但由于其輸出的位置信息連續(xù)性差,對于正弦波驅(qū)動的永磁電機而言,轉(zhuǎn)子位置信息誤差大。為此,本文通過角度估算得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信息,并在角度零階估算算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計優(yōu)化算法,以提高估算精度。矢量控制系統(tǒng)中,需要實時獲得三相電流信息。出于成本考慮,本文使用采樣電阻取代電流霍爾傳感器。研究逆變橋臂串聯(lián)三電阻和MOSFET導通電阻采樣算法,著重分析電流采樣點分布,提高最大調(diào)制比以獲得直流母線電壓高利用率;研究單電阻采樣相電流重構(gòu)算法,通過有效矢量插入解決非觀測區(qū)電流采樣難點,實現(xiàn)全區(qū)域采樣。對于由蓄電池組供電的電機驅(qū)動系統(tǒng),電機的轉(zhuǎn)速輸出受直流電源測電壓的限制。為拓寬電機的調(diào)速范圍,設(shè)計了基于直流母線電壓反饋的弱磁升速方案;為保證電機控制系統(tǒng)在位置傳感器故障情況下仍具有驅(qū)動能力,研究了無位置傳感器的永磁電機驅(qū)動技術(shù);考慮基于傳統(tǒng)反電動勢法存在起動困難問題,提出了短時電壓矢量注入的起動方式;同時分析了二極管續(xù)流對反電動勢過零檢測的影響,提出提前導通交叉換相的換相策略;為提高電機制動性能,設(shè)計了柔性能量回饋制動。最后完成了相關(guān)實驗驗證,實驗結(jié)果與理論分析相吻合。
【關(guān)鍵詞】：永磁電機 低成本 霍爾位置傳感器 電流采樣 矢量控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景和意義8
• 1.2 應(yīng)用霍爾位置傳感器的永磁電機驅(qū)動技術(shù)研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 低成本永磁電機矢量控制系統(tǒng)電流檢測方法研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.1 電機繞組電流檢測方法10-11
• 1.3.2 單電阻采樣相電流重構(gòu)技術(shù)11-14
• 1.4 低成本永磁電機系統(tǒng)性能優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 永磁電機弱磁升速控制14-15
• 1.4.2 無位置傳感器永磁電機驅(qū)動技術(shù)15-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 轉(zhuǎn)速和位置檢測方法17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 霍爾位置傳感器機械安裝與誤差調(diào)節(jié)17-19
• 2.3 霍爾位置傳感器轉(zhuǎn)速計算和位置估算方法19-21
• 2.4 霍爾位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估算優(yōu)化算法21-28
• 2.4.1 速度調(diào)節(jié)器分段PI調(diào)節(jié)21
• 2.4.2 霍爾定時器計數(shù)分頻系數(shù)21-22
• 2.4.3 多區(qū)間計算平均速度方法22-23
• 2.4.4 角度修正次數(shù)23-25
• 2.4.5 角度估算的一階算法及其改進算法25-27
• 2.4.6 霍爾區(qū)間邊界線性校正27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 繞組電流檢測方法29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 三電阻檢測方法29-35
• 3.2.1 三電阻檢測方法采樣點分析29-33
• 3.2.2 三MOSFET導通電阻檢測方法原理分析33
• 3.2.3 三電阻檢測方法電流調(diào)理電路設(shè)計33-35
• 3.3 三電阻檢測方法實驗驗證35-37
• 3.4 單電阻采樣相電流重構(gòu)方法37-41
• 3.4.1 單電阻采樣相電流重構(gòu)方法原理及技術(shù)難點分析37-38
• 3.4.2 單電阻采樣相電流重構(gòu)方法技術(shù)難點解決方案38-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 系統(tǒng)性能優(yōu)化方法42-57
• 4.1 引言42
• 4.2 永磁電機弱磁升速控制42-46
• 4.2.1 弱磁控制原理42-44
• 4.2.2 弱磁控制閉環(huán)設(shè)計44-45
• 4.2.3 弱磁區(qū)域電流調(diào)節(jié)器修正設(shè)計45-46
• 4.3 永磁電機無位置傳感器控制46-55
• 4.3.1 無位置傳感器控制系統(tǒng)設(shè)計47-49
• 4.3.2 短時電壓矢量注入起動方式49-53
• 4.3.3 二極管續(xù)流對反電動勢過零檢測的影響53-55
• 4.4 柔性能量回饋制動55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻58-62
• 附錄 系統(tǒng)效率測試62-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王平;厲虹;王道武;;小容量變頻器三電阻采樣電流合成方法實現(xiàn)[J];電氣自動化;2014年01期

2 李岳;徐鳴;黃躍進;顧江萍;沈希;;基于單電阻的變頻壓縮機相電流重構(gòu)方法[J];機電工程;2013年04期

3 王帆;陳陽生;;不同PWM模式下交流電機單電阻三相電流采樣的研究[J];機電工程;2013年05期

4 鄒繼斌,張豫,李宗政,王強,李春廷;無位置傳感器無刷直流電機驅(qū)動電路的研究[J];微電機(伺服技術(shù));1999年02期

5 孫立志,陸永平,鄧召春;永磁同步電動機再生制動狀態(tài)的分析與仿真[J];微特電機;1997年06期

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本文編號：782288