本文關(guān)鍵詞：壓縮機用永磁同步電機的矢量控制研究

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【摘要】：能源危機給人類的生活環(huán)境帶來挑戰(zhàn),人們都在為可持續(xù)發(fā)展的目的積極的推廣節(jié)能改造技術(shù)。壓縮機是一種將氣體壓縮從而提供動力或輸運氣體的機械,是石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的機械設(shè)備。由于永磁同步電機體積小、功率密度和效率高及動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點,因而在壓縮機上的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。本文選取內(nèi)置式永磁同步電機作為研究對象,對其矢量控制策略展開研究,著重研究了定子電阻變化及軟件延時對無傳感器控制算法的影響及改善措施,具有重要的工程應(yīng)用價值和學術(shù)意義。首先,本文從永磁同步電機的本體結(jié)構(gòu)出發(fā),介紹了矢量控制所用的坐標變換,并推導出永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型,詳細地闡述了永磁同步電機的矢量控制理論,并得到了基于轉(zhuǎn)子磁場定向下的矢量控制框圖,為下文介紹無傳感器控制策略模型的搭建做好充足的理論準備。其次,針對壓縮機用永磁電機安裝傳感器帶來的成本與體積增大,以及在壓縮機復雜工況下的可靠性低、受環(huán)境影響較大等問題,本文采用基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)算法的無傳感器控制策略對電機轉(zhuǎn)子位置與速度進行估測。同時針對對電機低速運行時,定子電阻變化對磁鏈估測精度影響及由此帶來的誤差問題,本文提出了一種反饋誤差校正法。該方法能夠消除磁鏈估測中存在的誤差,顯著提高了磁鏈觀測器的精度。然后,還研究了軟件延時帶來的角度誤差,并提出了補償措施來改善。本文還簡要介紹了壓縮機用永磁電機全速度運行控制策略,包括電機初始位置定位、啟動以及雙閉環(huán)矢量控制。最后,在MATLAB/SIMULINK平臺上搭建了基于改進型MRAS的永磁同步電機轉(zhuǎn)速辨識系統(tǒng)的仿真模型,并對仿真結(jié)果進行了分析。隨后介紹了基于TI公司TMS320F28335芯片的試驗平臺硬、軟件設(shè)計,針對一臺37KW壓縮機用永磁同步電機樣機進行了實驗驗證,證明了所提算法的有效性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：壓縮機 永磁同步電機 矢量控制 模型參考自適應(yīng)
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 壓縮機系統(tǒng)11-13
• 1.2.1 壓縮機系統(tǒng)的發(fā)展11-12
• 1.2.2 壓縮機系統(tǒng)的組成和原理12-13
• 1.3 永磁電機控制策略研究背景13-16
• 1.3.1 永磁同步電機無傳感器技術(shù)發(fā)展狀況14-15
• 1.3.2 參數(shù)變化對無傳感器算法影響的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 永磁電機驅(qū)動壓縮機研究的現(xiàn)狀16
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.6 課題來源17-18
• 第2章 永磁同步電機矢量控制理論18-29
• 2.1 永磁同步電機本體18-20
• 2.1.1 永磁同步電機簡介18-19
• 2.1.2 永磁同步電機結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 坐標變換20-21
• 2.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下PMSM的數(shù)學模型21-24
• 2.4 永磁同步電機的矢量控制策略24-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于MRAS的PMSM無傳感器控制策略29-42
• 3.1 模型參考自適應(yīng)的原理29-30
• 3.2 基于MRAS算法的控制策略實施方案30-34
• 3.2.1 MRAS設(shè)計思路30-32
• 3.2.2 基于定子磁鏈觀測模型的MRAS辨識方案32-34
• 3.3 改進型MRAS的控制算法34-35
• 3.3.1 傳統(tǒng)MRAS算法中定子電阻的影響34
• 3.3.2 反饋誤差校正環(huán)節(jié)34-35
• 3.4 軟件延時對MRAS算法的影響35-37
• 3.5 壓縮機用永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的運行策略37-41
• 3.5.1 壓縮機的負載特性37-38
• 3.5.2 初始位置定位38-39
• 3.5.3 啟動及運行策略39-40
• 3.5.4 壓縮機用永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)運行的分析40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 仿真分析與實驗驗證42-60
• 4.1 基于MRAS的PMSM控制策略仿真驗證42-45
• 4.2 仿真結(jié)果與分析45-49
• 4.3 實驗驗證49-56
• 4.3.1 樣機系統(tǒng)及控制平臺49-50
• 4.3.2 硬件電路設(shè)計50-54
• 4.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計54-56
• 4.4 實驗結(jié)果與分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論與展望60-62
• 參考文獻62-66
• 致謝66-67
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄67-68
• 附錄B 攻讀學位期間所參與的項目68

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本文編號：645675