【摘要】：永磁同步電機(jī)具有高效率、高功率因數(shù)、寬調(diào)速范圍等優(yōu)勢(shì),近年來在軌道交通、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的有位置傳感器矢量控制相比,采用無(wú)位置傳感器控制省去了位置傳感器,使得電機(jī)系統(tǒng)的體積下降,成本降低,同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性。本文以表貼式永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象,研究了在全速度范圍內(nèi)無(wú)位置傳感器控制電機(jī)運(yùn)行的算法,主要內(nèi)容如下:為了盡可能避免無(wú)位置算法投入時(shí)出現(xiàn)過流抑或電機(jī)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,本文采用預(yù)定位的方式在電機(jī)運(yùn)行前將電機(jī)轉(zhuǎn)子拖至預(yù)定位置。對(duì)于實(shí)際環(huán)境中由電機(jī)軸承摩擦力等固有轉(zhuǎn)矩形成的定位盲區(qū),研究了一種二次定位的方法使轉(zhuǎn)子順利避開盲區(qū)從而可靠地到達(dá)預(yù)定位置。研究了兩種開環(huán)控制策略,即V/f控制與I-f控制。分析了兩種開環(huán)控制策略的穩(wěn)定性,通過對(duì)電壓頻率或電流頻率進(jìn)行校正來增加系統(tǒng)阻尼,從而提高了開環(huán)控制的穩(wěn)定性。經(jīng)頻率校正后,兩種控制策略均能驅(qū)動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),并具備一定的抗干擾能力。本文從電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型出發(fā),分析得出兩種控制方法實(shí)質(zhì)上是依據(jù)各自的功角特性曲線來尋找穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn),推導(dǎo)了兩種開環(huán)控制策略的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間,并對(duì)兩者進(jìn)行了對(duì)比分析,總結(jié)了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。為了在中高速區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)表貼式永磁同步電機(jī)的高性能控制,本文設(shè)計(jì)了一種瞬時(shí)切換策略使電機(jī)平滑過渡至無(wú)位置閉環(huán)矢量控制。運(yùn)用雙dq空間變換及轉(zhuǎn)矩功角自平衡的原理,將V/f控制與I-f控制的切換策略相統(tǒng)一,能夠?qū)崿F(xiàn)開環(huán)與閉環(huán)間的相互切換。文中采用改進(jìn)的基于定子電流的模型參考自適應(yīng)方法來估算轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)在中高速區(qū)域的高效率運(yùn)行�；诶碚摲治龊蚆atlab/Simulink仿真研究,本文在表貼式永磁同步電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,文中所述開環(huán)控制能夠順利啟動(dòng)電機(jī)并使其穩(wěn)定運(yùn)行于給定頻率,切換策略能夠平滑完成開環(huán)與閉環(huán)間的切換,無(wú)位置控制算法估算精度較高,動(dòng)態(tài)性能良好。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM341
【圖文】：

開環(huán)估算法的基本思想是在電機(jī)參數(shù)及傳感器采樣精度準(zhǔn)確的前提下，采集電機(jī)逡逑定子端的三相電壓及電流，然后將其代入電機(jī)基波數(shù)學(xué)模型中直接算出轉(zhuǎn)子位置逡逑及轉(zhuǎn)速，圖１－１所示為開環(huán)估算法的原理圖。逡逑開環(huán)估算法的優(yōu)點(diǎn)在于算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小，然而其估算準(zhǔn)確度在很大程度逡逑上受電機(jī)參數(shù)變化、傳感器測(cè)量誤差以及逆變器輸出電壓的非線性的影響［２６］。由逡逑于這種方法本質(zhì)上屬于開環(huán)估算，不能對(duì)估算誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，因此不適用于逡逑一些對(duì)控制性能要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。逡逑５逡逑

依據(jù)參考模型和可調(diào)模型在控制框圖中位置的不同，模型參考自適應(yīng)方法可逡逑分為并聯(lián)型、串聯(lián)型和串并聯(lián)型［３（）］。按照模型本身的不同，又可分為基于定子電逡逑流、基于定子磁鏈和基于無(wú)功功率的模型參考自適應(yīng)方法［３Ｍ３］。圖１－３所示為目前逡逑使用較多的一種基于定子電流的并聯(lián)型模型參考自適應(yīng)方法。逡逑基于模型參考自適應(yīng)的無(wú)位置方法具有算法相對(duì)簡(jiǎn)單、估算精度較高的特點(diǎn)，逡逑但參考模型和可調(diào)模型對(duì)電機(jī)參數(shù)依賴性較大。當(dāng)電機(jī)參數(shù)變化時(shí)，尤其是永磁逡逑體磁鏈幅值及交軸電感值的變化，會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)造成一定的影響，故不適用逡逑于參數(shù)變化頻繁的應(yīng)用場(chǎng)合［２２］。逡逑目前，還沒有一種無(wú)位置傳感器控制方法能夠準(zhǔn)確觀測(cè)到包括零速、低速以逡逑及中高速范圍的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速［３４］。現(xiàn)有的主流方法是采用一種復(fù)逡逑合控制，即通過適當(dāng)?shù)那袚Q策略將適用于零低速的無(wú)位置控制算法和中高速域的逡逑方法組合起來，如文獻(xiàn)［３５］在零低速時(shí)采用高頻注入法控制電機(jī)，中高速階段采用逡逑７逡逑

其關(guān)鍵點(diǎn)在于如何由低速平滑過渡到中高速無(wú)位置控制，平穩(wěn)而又快速的切逡逑換過程亦是近幾年的研宄難點(diǎn)和熱點(diǎn)。文獻(xiàn)［３７］采用一種加權(quán)平均值方法實(shí)現(xiàn)過渡逡逑過程，圖１－４所示為其原理示意圖。加權(quán)平均值法需設(shè)置合適的加權(quán)因子Ａ，當(dāng)電逡逑機(jī)到達(dá)某一轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)入過渡區(qū)，在此期間轉(zhuǎn)子位置估算值由適用于低速的無(wú)位置逡逑算法和中高速算法按比例共同組成。過渡階段結(jié)束后轉(zhuǎn)子位置的觀測(cè)值全部由中逡逑高速無(wú)位置算法提供。文獻(xiàn)［３８］使用了一種基于電流幅值變化的過渡策略，通過在逡逑過渡區(qū)減小Ｉ－ｆ控制中的虛擬ｑ軸電流并同時(shí)增大虛擬ｄ軸電流的方式，依據(jù)電機(jī)逡逑“轉(zhuǎn)矩功角自平衡”的原理最終使電機(jī)平穩(wěn)切換到高速區(qū)基于ＳＭＯ的無(wú)位置算法逡逑控制。文獻(xiàn)［３９］提出了一種基于雙ｄｑ空間的瞬時(shí)切換策略，其將低速控制到中高逡逑速控制的切換轉(zhuǎn)化為虛擬同步坐標(biāo)系與估算轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系間的切換，無(wú)需設(shè)置逡逑過渡區(qū)，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)縫”切換。逡逑低速控制｜邋過渡邋｜中高速控制逡逑＼Ｗ逡逑０邐ｃｏｘ邐Ｃ０２邐ＣＯ逡逑圖１－４加權(quán)平均法過渡原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｔｈｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｗｅｉｇｈｔｅｄ邋ａｖｅｒａｇｅ邋ｍｅｔｈｏｄ邋ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ逡逑１．３本文研究?jī)?nèi)容逡逑表貼式永磁同步電機(jī)（Ｓｕｒｆａｃｅ邋Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ邋Ｍａｇｎｅｔ邋Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ邋Ｍｏｔｏｒ，ＳＰＭＳＭ）逡逑由于磁路對(duì)稱

【參考文獻(xiàn)】

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5 Pino Cordini;吳新民;;阿爾斯通第四代新型高速列車AGV[J];國(guó)外鐵道車輛;2011年06期

6 鄭瓊林;;一代電力電子器件成就一代中國(guó)軌道交通變流技術(shù)[J];電力電子;2009年06期

7 齊放;鄧智泉;仇志堅(jiān);王曉琳;;一種永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器的矢量控制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年10期

8 賈洪平;賀益康;;基于高頻注入法的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2007年15期

9 劉毅,賀益康,秦峰,賈洪平;基于轉(zhuǎn)子凸極跟蹤的無(wú)位置傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2005年17期

10 梁艷,李永東;無(wú)傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制中轉(zhuǎn)子初始位置的估算方法[J];電工技術(shù)雜志;2003年02期

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本文編號(hào)：2800009