本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機(jī)無論在結(jié)構(gòu)還是在控制性能上來看都具有很多優(yōu)點(diǎn),這使其成為了電氣傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)必然的發(fā)展趨勢。高性能的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的信息是實(shí)現(xiàn)高精度控制不可缺少的條件,一般都通過安裝機(jī)械式速度傳感器來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置信息,但傳感器會(huì)帶來難安裝、需維護(hù)、高成本和低可靠性等一系列的問題。針對(duì)上述問題,無速度傳感器技術(shù)成為了當(dāng)前電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,通過分析永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和特性建立了永磁同步電機(jī)的等效電路及數(shù)學(xué)模型。闡述了永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制的原理,舉例介紹了幾種永磁同步電機(jī)的矢量控制策略及轉(zhuǎn)子位置估算方法。通過上述研究表明,基于電機(jī)基波反電動(dòng)勢的大多數(shù)轉(zhuǎn)子位置估算方法,在低速下由于反電動(dòng)勢過小無法正常工作,所以本文將研究重點(diǎn)放在適用于低速(零速)的永磁同步電機(jī)無速度傳感器轉(zhuǎn)子位置估算方法,即高頻信號(hào)注入法。首先,建立了在高頻激勵(lì)下永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,分析了旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法和脈振高頻電壓注入法的原理及其觀測器的設(shè)計(jì)方法,利用仿真工具建立了兩種高頻信號(hào)注入法的仿真模型,并通過仿真結(jié)果對(duì)二者進(jìn)行了對(duì)比,在適用電機(jī)類型、系統(tǒng)的復(fù)雜程度、實(shí)現(xiàn)的難易程度等方面分析二者各自的優(yōu)缺點(diǎn)。然后設(shè)計(jì)了一個(gè)基于表貼式永磁同步電機(jī)無速度傳感器混合控制系統(tǒng)。在低速下和初始位置檢測時(shí)采用脈振高頻電壓注入法,在中高速下采用基于鎖相環(huán)的反電動(dòng)勢法。介紹了這兩種方法的原理、信號(hào)處理過程及觀測器的設(shè)計(jì),并設(shè)計(jì)了一個(gè)混和觀測器來實(shí)現(xiàn)兩種方法的切換。通過仿真分析,證實(shí)了這種方法理論上的可行性。最后在永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)本文所提出方法的理論分析和仿真研究進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所提方法在實(shí)際中的可行性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 無速度傳感器 低速 高頻信號(hào)注入 混合控制方法
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-13
• 1.2.1 永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制策略的發(fā)展10-12
• 1.2.2 無速度傳感器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要內(nèi)容13-14
• 2 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、特性與數(shù)學(xué)模型14-24
• 2.1 永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與特性14-17
• 2.1.1 永磁同步電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)14-16
• 2.1.2 永磁同步電機(jī)的特性曲線16-17
• 2.2 永磁同步電機(jī)的等效電路與數(shù)學(xué)模型17-23
• 2.2.1 永磁同步電機(jī)的等效電路17-20
• 2.2.2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型20-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制理論24-36
• 3.1 永磁同步電機(jī)矢量控制原理24-25
• 3.2 永磁同步電機(jī)矢量控制策略25-26
• 3.3 永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制的整體方案26-28
• 3.4 轉(zhuǎn)子位置估算方法28-34
• 3.5 本章小結(jié)34-36
• 4 高頻信號(hào)注入法無速度傳感器控制36-48
• 4.1 永磁同步電機(jī)的高頻模型37-38
• 4.2 旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法38-41
• 4.2.1 旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法原理38-41
• 4.2.2 旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法觀測器設(shè)計(jì)41
• 4.3 脈振高頻電壓注入法41-45
• 4.3.1 脈振高頻電壓注入法原理41-43
• 4.3.2 脈振高頻電壓注入法觀測器設(shè)計(jì)43-45
• 4.4 兩種高頻注入法的無傳感器仿真對(duì)比45-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 永磁同步電機(jī)無速度傳感器混合控制系統(tǒng)48-66
• 5.1 轉(zhuǎn)子初始位置檢測48-56
• 5.1.1 定子電感非線性飽和特性48-49
• 5.1.2 轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測49-52
• 5.1.3 轉(zhuǎn)子位置估計(jì)系統(tǒng)原理52-53
• 5.1.4 轉(zhuǎn)子磁極極性的判斷與補(bǔ)償53-54
• 5.1.5 系統(tǒng)仿真54-56
• 5.2 基于脈振高頻電壓注入法的低速運(yùn)行56-60
• 5.2.1 基于脈振高頻電壓注入法的低速運(yùn)行原理56
• 5.2.2 信號(hào)處理及濾波器設(shè)計(jì)56-58
• 5.2.3 系統(tǒng)仿真58-60
• 5.3 基于鎖相環(huán)反電動(dòng)勢法的中高速運(yùn)行60-63
• 5.3.1 基于鎖相環(huán)反電動(dòng)勢法的原理60-61
• 5.3.2 信號(hào)處理及觀測器設(shè)計(jì)61-62
• 5.3.3 系統(tǒng)仿真62-63
• 5.4 無速度傳感器混和控制方案63-65
• 5.4.1 控制結(jié)構(gòu)63-64
• 5.4.2 系統(tǒng)仿真64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 6 永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)66-74
• 6.1 永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)66-68
• 6.2 矢量控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)68-71
• 6.2.1 主程序設(shè)計(jì)69-70
• 6.2.2 PWM中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)70-71
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析71-73
• 6.3.1 初始位置檢測實(shí)驗(yàn)71
• 6.3.2 低速運(yùn)行實(shí)驗(yàn)71-72
• 6.3.3 算法切換實(shí)驗(yàn)72
• 6.3.4 中高速運(yùn)行實(shí)驗(yàn)72-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 7 結(jié)論與展望74-76
• 7.1 主要結(jié)論74
• 7.2 研究展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 在學(xué)期間的研究成果80-81
• 致謝81

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