本文關鍵詞：具有容錯能力的永磁電機矢量控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：永磁同步電機調速系統(tǒng)與其它交流電機調速系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點。永磁同步電機自身的特點,使得采用矢量控制有很大的優(yōu)勢而得到廣泛應用。采用矢量控制方法就需要實時檢測電機的轉速,而速度傳感器在工業(yè)現(xiàn)場易受到周圍環(huán)境的影響而發(fā)生故障。但是在一些特殊的場合,調速系統(tǒng)不允許突然停機,這就需要調速系統(tǒng)在速度傳感器發(fā)生故障后仍然能夠繼續(xù)容錯控制運行。因此,對速度傳感器的故障診斷及容錯處理就顯得尤為重要。本文以表面式永磁同步電機為控制對象,首先建立了永磁同步電機在靜止坐標系和dq坐標系下的數(shù)學模型,并在dq坐標系下的數(shù)學模型的基礎上設計了永磁同步電機調速系統(tǒng)。并對空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)算法做了詳細的介紹,對永磁同步電機常見控制策略做了充分研究后,本系統(tǒng)采用了矢量控制id=0的控制策略。針對一般趨近律滑模控制的缺點,重點介紹了基于滑�？刂频乃俣瓤刂破鞯脑O計過程,并搭建了調速系統(tǒng)的MATLAB仿真模型,在不同工況下分析了所設計的調速系統(tǒng)的性能。進行速度傳感器故障檢測,需要一個轉速參考值,本文利用模型參考自適應算法進行轉速估計。在MATLAB仿真軟件中搭建了電機轉速估計仿真模型。并通過仿真分析了在不同工況下的轉速估計特性以及永磁同步電機無速度傳感器調速系統(tǒng)運行性能,驗證了轉速估計算法的可行性。然后,重點研究了基于數(shù)據(jù)融合技術的永磁同步電機調速系統(tǒng)容錯控制算法,實現(xiàn)了永磁同步電機電機在速度傳感器故障后使調速系統(tǒng)在不停機的前提下平穩(wěn)地將控制模式從帶速度傳感器的矢量控制切換到無速度傳感器模式,提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)硬件以ARM微控制器STM32F103RBT6為主控芯片,搭建了低成本的試驗樣機系統(tǒng),基本實現(xiàn)了速度傳感器的容錯控制。分析了系統(tǒng)設計中存在的不足,并提出了下一步的工作目標。
【關鍵詞】：永磁同步電機 矢量控制 調速系統(tǒng) 模型參考自適應 容錯控制
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 課題研究背景和意義7
• 1.2 課題的國內外研究現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 永磁同步電機控制技術研究現(xiàn)狀7-8
• 1.2.2 永磁同步電機無速度傳感器控制技術研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.3 容錯控制技術研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 本文研究的主要內容10-12
• 第二章 永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)設計12-28
• 2.1 永磁同步電動機的數(shù)學模型12-14
• 2.1.1 PMSM在靜止坐標系中的定子電壓和磁鏈方程12-13
• 2.1.2 PMSM在旋轉dq坐標系中的定子電壓、磁鏈和轉矩方程13-14
• 2.2 永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的設計14-21
• 2.2.1 電流控制器設計15-17
• 2.2.2 速度控制器設計17-19
• 2.2.3 負載轉矩觀測器設計19-21
• 2.3 SVPWM原理及實現(xiàn)21-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第三章 永磁同步電機容錯控制系統(tǒng)設計28-39
• 3.1 速度傳感器故障檢測方法28-31
• 3.1.1 速度傳感器故障硬件檢測方法28-30
• 3.1.2 速度傳感器故障軟件檢測方法30-31
• 3.2 無速度傳感器矢量控制31-36
• 3.2.1 模型參考自適應控制31-32
• 3.2.2 MRAS的參考模型與可調模型的設計32-33
• 3.2.3 永磁同步電機的自適應算法33-36
• 3.3 系統(tǒng)容錯控制36-38
• 3.4 本章小結38-39
• 第四章 系統(tǒng)硬件電路設計39-48
• 4.1 硬件電路總體設計方案39-40
• 4.1.1 硬件電路總體結構39
• 4.1.2 微控制器選型39-40
• 4.2 整流濾波電路和預充電電路設計40-42
• 4.3 功率電路與驅動電路設計42-45
• 4.4 電流檢測與保護電路設計45-46
• 4.5 電壓檢測與保護電路設計46-47
• 4.6 可靠性設計47
• 4.7 本章小結47-48
• 第五章 控制系統(tǒng)軟件設計48-55
• 5.1 軟件主程序設計48-50
• 5.1.1 轉子初始定位程序設計48-49
• 5.1.2 轉子初始位置定位流程圖49-50
• 5.2 AD中斷服務程序設計50
• 5.3 其他中斷服務程序設計50-51
• 5.4 矢量控制系統(tǒng)關鍵技術的研究51-54
• 5.4.1 測速方法的研究51-52
• 5.4.2 采樣時刻的確定52-54
• 5.5 本章小結54-55
• 第六章 系統(tǒng)仿真與實驗55-66
• 6.1 調速系統(tǒng)仿真分析55-60
• 6.1.1 主要功能模塊介紹55-57
• 6.1.2 仿真實驗結果及其分析57-60
• 6.2 無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)仿真分析60-62
• 6.3 基于數(shù)據(jù)融合技術的容錯控制系統(tǒng)仿真分析62-63
• 6.4 容錯控制實驗分析63-65
• 6.4.1 實驗平臺介紹63-65
• 6.4.2 實驗結果65
• 6.5 本章小結65-66
• 總結與展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-70
• 附錄A：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果70-71
• 附錄B：永磁同步電機控制系統(tǒng)原理圖71-72

【參考文獻】

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本文編號：825098