【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的精確控制,需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行辨識(shí)。傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的辨識(shí)是通過位置傳感器,但增加了系統(tǒng)體積,降低了可靠性。所以需要對(duì)無位置傳感器技術(shù)進(jìn)行研究,然而無位置傳感器技術(shù)需要精確的電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的辨識(shí)。在電機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況中,電機(jī)參數(shù)易受磁飽和度和溫度的影響,所以還需要對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)。本文介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類、特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法建立了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,提出了矢量控制策略。研究了基于改進(jìn)磁鏈觀測(cè)器的無位置傳感器技術(shù)和基于仿射投影算法的電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí),搭建了仿真模型和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行性能。針對(duì)傳統(tǒng)的磁鏈觀測(cè)器采用純積分器帶來的積分飽和和直流偏置的問題,采用了一階低通濾波器代替純積分器,對(duì)低通濾波器帶來的幅值衰減和相位超前的問題設(shè)計(jì)了幅值限定積分補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償,最后通過鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的辨識(shí)。針對(duì)無位置傳感器技術(shù)中電機(jī)參數(shù)易受磁飽和度和溫度的影響,設(shè)計(jì)了基于仿射投影算法的電機(jī)參數(shù)辨識(shí)。通過設(shè)置兩個(gè)不同的采樣時(shí)間分別辨識(shí)交直軸電感和定子電阻、永磁體磁鏈,解決了電機(jī)多參數(shù)在線辨識(shí)存在的欠秩問題。最后將辨識(shí)的參數(shù)值更新到基于改進(jìn)磁鏈觀測(cè)器的無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)中。最后設(shè)計(jì)了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制器,搭建了Matlab/Siumlink仿真模型和實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM341;U469.72;U463.851
【圖文】：

第二章 IPMSM 的數(shù)學(xué)模型和矢量控制技術(shù)嵌入式 PMSM 和內(nèi)置式 PMSM。如圖 2.1 所示。表貼式和嵌入式 PMSM 的永磁體都是瓦片狀。表貼式 PMSM 的永磁體是置于轉(zhuǎn)子的表面。由于永磁體材料的磁導(dǎo)率與空氣的磁導(dǎo)率近似相等，所以表貼式 PMSM 的交直軸電感近似相等，轉(zhuǎn)子磁路對(duì)稱，屬于隱極式 PMSM。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、運(yùn)行性能良好等優(yōu)點(diǎn)[55]。嵌入式 PMSM 的永磁體是嵌于轉(zhuǎn)子的表面，且之間的距離小于一個(gè)極距。由于嵌入式永磁體和轉(zhuǎn)子之間為磁導(dǎo)率大的鐵磁材料，所以交軸電感要大于直軸電感，具有凸極效應(yīng)，造成轉(zhuǎn)子磁路具有不對(duì)稱性，產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，能夠提高 PMSM 的功率密度，使得其動(dòng)態(tài)性能要優(yōu)于表貼式 PMSM。但制造成本和漏磁系數(shù)要比表貼式 PMSM 的要高。內(nèi)置式 PMSM 的永磁體為長(zhǎng)條狀置于轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，凸極性比嵌入式 PMSM 還要大，可以產(chǎn)生更大的磁阻轉(zhuǎn)矩，目前廣泛應(yīng)用于要求高精度和動(dòng)態(tài)性能好的交流伺服控制系統(tǒng)中。嵌入式和內(nèi)置式PMSM 由于都有凸極性，所以屬于凸極性 PMSM。

目前在 IPMSM 控制中常用的坐標(biāo)系有：三相靜止坐標(biāo)系 ABC、兩相靜止坐標(biāo)系αβ和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq。 圖2.2 表示三種坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，三相靜止坐標(biāo)系是根據(jù)三相繞組互為 120 度構(gòu)成的，兩相靜止坐標(biāo)系中的α軸與 A 相方向一致，其β軸超 A 相 90 度。兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的 d 軸與電極 N 軸方向一致，其 q 軸超 d 軸 90 度，且 d 軸與 A 軸之間夾角為 。圖 2.2 三種坐標(biāo)系之間的聯(lián)系Fig 2.2 The relationship between the three coordinate systems在矢量控制技術(shù)中，常用的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換主要包括：Clarke 變換、Park 變換和 Park逆變換。這三種坐標(biāo)變化的前提條件是：1 各坐標(biāo)系下的磁動(dòng)勢(shì)保持不變；2 不同坐標(biāo)系下的功率保持不變[13]。（1）Clarke 變換Clarke 變換表示的是由三相靜止坐標(biāo)系 ABC 轉(zhuǎn)換成兩相靜止坐標(biāo)系αβ。在IPMSM 矢量控制技術(shù)中 Clarke 變換表示由電機(jī)三相定子電流 ia、ib、ic轉(zhuǎn)換成兩相電流值 iα、iβ，下面以電流為例的 Clarke 變換見式 2-1 所示：

2.4 定子電流控制策略研究矢量控制技術(shù)的本質(zhì)是對(duì)勵(lì)磁電流id和轉(zhuǎn)矩電流 iq進(jìn)行解耦控制。根據(jù)PMSM的種類和應(yīng)用場(chǎng)合的不同，定子電流控制策略也會(huì)有所不同。目前常用的定子電流控制策略有：id=0 控制、單位功率因數(shù)控制和最大轉(zhuǎn)矩電流比控制。下面對(duì)這些控制策略進(jìn)行詳細(xì)介紹，選擇適合 IPMSM 的定子電流控制策略。2.4.1 id=0 控制如圖 2.4 所示，當(dāng)勵(lì)磁電流 id的方向與轉(zhuǎn)子磁鏈的方向相同并且定子電流 is的方向與 q 軸方向相同（id=0、is=iq）時(shí)，此時(shí)的定子電流控制策略為 id=0 控制

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2802573