本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機的低成本控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：永磁同步電機具有高能量密度、高效率、高轉(zhuǎn)矩慣量比的特點,同時結(jié)構(gòu)簡單、易于維護、控制性能優(yōu)越。隨著永磁材料性能的提高以及價格的降低,永磁同步電機在工業(yè)以及一些家用電器方面的應(yīng)用越來越廣泛。本文針對永磁同步電機在風機、水泵以及一些要求低成本場合的應(yīng)用,研究了轉(zhuǎn)子無阻尼繞組永磁同步電機的兩種低成本控制策略即轉(zhuǎn)子位置開環(huán)的高效V/f控制以及基于開關(guān)型霍爾位置傳感器矢量控制的一些關(guān)鍵問題。 首先針對轉(zhuǎn)子位置開環(huán)的V/f控制策略在永磁同步電機低速運行以及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速突變時易失步、效率低等問題,提出了基于有功、無功功率觀測的電壓向量實時補償?shù)母倪M控制方法。在對V/f控制永磁同步電機穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)同步電機運行時功率角與轉(zhuǎn)速波動間的聯(lián)系,建立有功功率脈動分量與轉(zhuǎn)速波動量的方程；在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了抑制功率脈動的數(shù)字阻尼環(huán)系統(tǒng),通過修正給定電壓向量的轉(zhuǎn)速提高電機運行的穩(wěn)定性；同時對電機的無功功率進行實時觀測,通過與電機運行在單位電流最大轉(zhuǎn)矩情況下的無功功率進行比較,控制電壓向量的幅值,實現(xiàn)永磁同步電機的高效運行。 其次針對基于開關(guān)型霍爾位置傳感器的永磁同步電機矢量控制提高位置估算精度的問題進行了研究。詳細分析了電機動態(tài)運行狀態(tài)下,電機霍爾安裝機械位置對轉(zhuǎn)矩的影響,在此基礎(chǔ)上提出了基于各扇區(qū)時間的最小二乘法線性插值算法。通過對轉(zhuǎn)子位置的精確估算,有效地抑制了由于電機霍爾安裝機械位置不準確帶來的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動,提高電機運行的穩(wěn)定性。 最后在Matlab/Simulink仿真平臺對上述研究結(jié)果進行詳細仿真分析的同時,搭建了外轉(zhuǎn)子永磁同步電機控制系統(tǒng)的實驗平臺,分別對提出的高效V/f控制策略以及基于霍爾傳感器的矢量控制在機械位置偏差時的控制進行了實驗驗證。仿真和實驗結(jié)果都證明了所研究的控制方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 低成本 V/f控制 高效 穩(wěn)定 低分辨率
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 永磁同步電機發(fā)展概況10-11
• 1.2 永磁同步電機的控制策略簡介11-13
• 1.3 永磁同步電機低成本控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 帶位置閉環(huán)的矢量控制研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.2 轉(zhuǎn)子位置開環(huán)的V/f控制算法研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文的研究背景及意義18-19
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 參考文獻20-24
• 第二章 永磁同步電機高效V/f控制研究24-58
• 2.1 永磁同步電機的數(shù)學模型及其空間矢量調(diào)制技術(shù)24-31
• 2.1.1 永磁同步電機的數(shù)學模型24-28
• 2.1.2 永磁同步電機的空間矢量調(diào)制技術(shù)28-31
• 2.2 永磁同步電機的基本V/f控制31-35
• 2.2.1 永磁同步電機V/f控制的基本理論31-33
• 2.2.2 V/f控制中轉(zhuǎn)子初始位置定位33-35
• 2.3 基于有功功率觀測的V/f控制穩(wěn)定阻尼環(huán)的設(shè)計分析35-39
• 2.4 基于無功功率觀測的V/f高效控制策略分析39-43
• 2.4.1 V/f控制中的電壓給定39-40
• 2.4.2 V/f高效控制的電壓調(diào)整40-43
• 2.5 永磁同步電機V/f高效控制的仿真研究43-56
• 2.5.1 V/f控制策略的仿真研究43-47
• 2.5.2 仿真結(jié)果分析47-56
• 2.6 本章小結(jié)56-57
• 參考文獻57-58
• 第三章 永磁同步電機低分辨率位置傳感器的位置估算研究58-76
• 3.1 低分辨率位置傳感器的測速及通用的位置估算方法58-61
• 3.2 基于霍爾位置出現(xiàn)偏差時的位置估算方法61-63
• 3.3 對于霍爾區(qū)間邊界的轉(zhuǎn)子位置校正算法63-65
• 3.4 基于低分辨率位置傳感器的電機矢量控制系統(tǒng)65-66
• 3.5 基于低分辨率傳感器的矢量控制仿真分析66-73
• 3.5.1 仿真模塊的搭建66-68
• 3.5.2 仿真結(jié)果的分析68-73
• 3.6 本章小結(jié)73-74
• 參考文獻74-76
• 第四章 低成本永磁同步電機控制的實驗研究76-92
• 4.1 實驗平臺的硬件構(gòu)成76-82
• 4.1.1 主控芯片PSoC5 CY8C5868LP的介紹77-79
• 4.1.2 外圍控制電路79-82
• 4.2 高效V/f控制策略的實驗研究82-87
• 4.2.1 高效V/f控制的軟件流程82-84
• 4.2.2 高效V/f控制的實驗結(jié)果分析84-87
• 4.3 基于低分辨率位置傳感器的永磁同步電機矢量控制實驗研究87-90
• 4.3.1 低分辨率永磁同步電機矢量控制的軟件流程88
• 4.3.2 基于低分辨率位置傳感器矢量控制的實驗結(jié)果88-90
• 4.4 本章小結(jié)90-92
• 第五章 總結(jié)與展望92-94
• 5.1 全文總結(jié)92-93
• 5.2 今后工作展望93-94
• 攻讀碩士學位期間研究成果94

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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本文編號：888153