發(fā)布時間：2017-04-04 12:03

  本文關(guān)鍵詞：基于高頻注入與滑模觀測的PMSM無位置傳感器復(fù)合控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有效率高、功率密度大、功率因素大、調(diào)速范圍廣、運行穩(wěn)定可靠等特點,被廣泛應(yīng)用于各種電氣傳動控制系統(tǒng)中。矢量控制因其具有高精度、高動態(tài)響應(yīng)性能和高穩(wěn)定性的優(yōu)點,成為電機控制領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。矢量控制系統(tǒng)中,需要獲得電機準確的位置和速度信息,一般由機械傳感器反饋給系統(tǒng)。但是,機械傳感器的引入增加了系統(tǒng)的體積和成本,同時也給系統(tǒng)帶來了一系列的不穩(wěn)定性因素。為了克服這一弊端,無位置傳感器控制技術(shù)成為研究的熱點,本文深入研究了基于高頻注入和滑模觀測的永磁同步電機無位置傳感器復(fù)合控制技術(shù)。本文無位置傳感器控制是建立在基于id=0的永磁同步電機矢量控制的基礎(chǔ)上的,采用SVPWM驅(qū)動方式。id=0的矢量控制策略使得永磁同步電機控制方便,在磁場恒定的情況下,電機輸出的轉(zhuǎn)矩與交軸電流成正比。本文的無位置傳感器控制策略中采用了旋轉(zhuǎn)式高頻電壓注入法和基于反電勢的滑模觀測器方法,對永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置和速度進行估計。旋轉(zhuǎn)式高頻注入法用在低速階段,滑模觀測器用在中高速階段,充分發(fā)揮兩者在各自速度區(qū)間的優(yōu)勢,均用鎖相環(huán)相位跟蹤技術(shù)來獲取轉(zhuǎn)子位置,取得了良好的估計效果。在兩種估計方法的切換區(qū)間,采用加權(quán)計算方法,實現(xiàn)了由高頻注入法到滑模觀測器的有效過渡。由于系統(tǒng)在突加或者突減速度時,估計誤差增大,容易引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定,論文中,在電機加減速時,采用S型曲線進行速度規(guī)劃,有效的降低的估計誤差,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文在Matlab/Simulink環(huán)境中搭建了仿真模型,對高頻注入法與滑模觀測器估計轉(zhuǎn)子位置和速度進行了仿真分析,仿真結(jié)果表明,該方法在電機低中高速度區(qū)間均能有效的估計轉(zhuǎn)子位置和速度,在速度變化時,S型曲線速度規(guī)劃減小了速度變化時的估計誤差,增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性。本文也設(shè)計了一款薄型永磁同步電機控制器,在LabVIEW環(huán)境中設(shè)計了一款電機調(diào)參與控制上位機軟件,搭建了控制系統(tǒng)平臺,實驗結(jié)果也證明了該控制策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 無位置傳感器控制 高頻注入法 滑模觀測器 S型速度規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 PMSM無位置傳感器控制國內(nèi)外研究動態(tài)11-15
• 1.2.1 中高速區(qū)PMSM無位置傳感器控制方法11-14
• 1.2.2 零低速區(qū)PMSM無位置傳感器控制方法14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 永磁同步電機矢量控制基本原理17-28
• 2.1 永磁同步電機結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.2.1 永磁同步電機在ABC三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.2.2 永磁同步電機在dq0軸系下的數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.3 基于i_d=0的永磁同步電機磁場定向控制原理21-24
• 2.3.1 永磁同步電機磁場定向控制21-22
• 2.3.2 永磁同步電機SVPWM控制22-24
• 2.4 基于i_d=0的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第3章 基于高頻注入法的PMSM無位置傳感器控制28-35
• 3.1 旋轉(zhuǎn)式高頻電壓注入下凸極式PMSM的數(shù)學(xué)模型28-30
• 3.2 旋轉(zhuǎn)式高頻電壓注入轉(zhuǎn)子位置與速度估計方法30-32
• 3.3 旋轉(zhuǎn)式高頻電壓注入法PMSM無位置傳感器控制仿真32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于滑模觀測器的PMSM無位置傳感器控制35-49
• 4.1 滑模變結(jié)構(gòu)基本原理35-37
• 4.1.1 滑�？刂频臄�(shù)學(xué)定義35
• 4.1.2 滑�？刂频幕疽�35-36
• 4.1.3 滑模控制的設(shè)計方法36-37
• 4.2 基于滑模觀測器的PMSM轉(zhuǎn)子位置與速度估計37-44
• 4.2.1 滑模觀測器設(shè)計37-40
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子位置和速度估計方法40-44
• 4.3 基于滑模觀測器的PMSM無位置傳感器控制仿真44-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 基于高頻注入與滑模觀測的PMSM無位置傳感器復(fù)合控制49-58
• 5.1 高頻注入法與滑模觀測器復(fù)合控制策略設(shè)計49-51
• 5.2 加減速控制優(yōu)化設(shè)計51-53
• 5.3 S型速度規(guī)劃無位置傳感器復(fù)合控制策略仿真53-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第6章 控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)58-75
• 6.1 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計58-65
• 6.1.1 主控制器與電源電路58-60
• 6.1.2 IPM主電路設(shè)計60-61
• 6.1.3 信號采集電路設(shè)計61-63
• 6.1.4 通信電路設(shè)計63-65
• 6.2 基于LabVIEW的控制系統(tǒng)上位機設(shè)計65-66
• 6.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計66-70
• 6.3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計67
• 6.3.2 電機控制算法程序設(shè)計67-70
• 6.4 控制系統(tǒng)實驗70-74
• 6.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82

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本文編號：285473