本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)的無(wú)速度傳感器控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在高性能永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中,通常需要安裝速度傳感器來(lái)反饋轉(zhuǎn)速信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。但是,隨著對(duì)控制精度的要求越來(lái)越高,使用速度傳感器所帶來(lái)的成本升高、安裝困難、系統(tǒng)體積變大、無(wú)法適應(yīng)惡劣環(huán)境等問(wèn)題極大地制約了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用。為解決這些問(wèn)題,對(duì)永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制的研究已成為交流伺服研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。因此,本文圍繞永磁同步電機(jī)的無(wú)速度傳感器控制技術(shù)展開(kāi)理論研究,并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證和分析,實(shí)現(xiàn)了對(duì)永磁同步電機(jī)的無(wú)速度傳感器控制。第一,研究了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和SVPWM算法；建立了三相逆變器的數(shù)學(xué)模型,將其同永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型聯(lián)系起來(lái)；分析、設(shè)計(jì)了基于電流前饋解耦控制策略和基于Lyapunov法的控制器,比較了兩種方法在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中的差別。第二,研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制,將其應(yīng)用到永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制中,詳細(xì)分析和推導(dǎo)了傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器無(wú)速度傳感器控制方法和原理,引入用sigmoid函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)sign函數(shù),簡(jiǎn)化了滑模觀測(cè)器結(jié)構(gòu),削弱了抖振,提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。第三,針對(duì)傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器存在觀測(cè)誤差較大的問(wèn)題,引入了一種基于靜止坐標(biāo)系的自適應(yīng)滑模觀測(cè)器,有效地消除了誤差,提高了穩(wěn)態(tài)精度；針對(duì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的問(wèn)題,提出了一種考慮頻率變化的數(shù)字鎖相環(huán)的橢圓擬合方法,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。第四,針對(duì)鎖相環(huán)引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢且計(jì)算量大的問(wèn)題,提出了一種新穎的基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器的無(wú)速度傳感器控制方法；分析了逆變器死區(qū)時(shí)間引起的死區(qū)效應(yīng)對(duì)永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制算法的影響,并在模型電機(jī)中考慮了死區(qū)引起的電壓變化,大大減小了相位辨識(shí)誤差。第五,研制了永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)本文所提的各種理論算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 無(wú)速度傳感器控制 滑模觀測(cè)器 自適應(yīng) 死區(qū)補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 永磁電機(jī)的發(fā)展概況10-11
• 1.3 永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 2 永磁同步電機(jī)的矢量控制15-41
• 2.1 常用坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換15-18
• 2.1.1 常用坐標(biāo)系15
• 2.1.2 坐標(biāo)變換15-18
• 2.2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.2.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.2 兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.2.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3 三相逆變器數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.4 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)25-33
• 2.4.1 SVPWM基本原理26-27
• 2.4.2 SVPWM算法27-33
• 2.5 永磁同步電機(jī)矢量控制策略33-38
• 2.5.1 前饋解耦控制器設(shè)計(jì)34-35
• 2.5.2 基于Lyapunov法的控制器設(shè)計(jì)35-38
• 2.6 仿真驗(yàn)證及分析38-41
• 3 基于滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制41-49
• 3.1 滑模理論基礎(chǔ)41-42
• 3.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理41
• 3.1.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖振問(wèn)題41-42
• 3.2 滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)42-45
• 3.2.1 滑模觀測(cè)器數(shù)學(xué)模型42-44
• 3.2.2 穩(wěn)定性證明44-45
• 3.3 仿真驗(yàn)證及分析45-49
• 4 基于靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制49-61
• 4.1 靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)49-53
• 4.1.1 靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器數(shù)學(xué)模型49-52
• 4.1.2 穩(wěn)定性證明52-53
• 4.2 考慮頻率變化的數(shù)字鎖相環(huán)設(shè)計(jì)53-57
• 4.2.1 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)53-55
• 4.2.2 遞推最小二乘法橢圓擬合55-56
• 4.2.3 仿真驗(yàn)證及分析56-57
• 4.3 仿真驗(yàn)證及分析57-61
• 5 基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制61-74
• 5.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)61-68
• 5.1.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器數(shù)學(xué)模型61-63
• 5.1.2 穩(wěn)定性證明63-64
• 5.1.3 基于Lyapunov法的控制器設(shè)計(jì)64-65
• 5.1.4 仿真驗(yàn)證及分析65-68
• 5.2 考慮死區(qū)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)68-74
• 5.2.1 死區(qū)效應(yīng)分析68-70
• 5.2.2 死區(qū)補(bǔ)償算法70
• 5.2.3 考慮死區(qū)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器數(shù)學(xué)模型70-71
• 5.2.4 仿真驗(yàn)證及分析71-74
• 6 永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)74-91
• 6.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)74-81
• 6.1.1 TMS320F28335最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)74-77
• 6.1.2 主電路設(shè)計(jì)77-78
• 6.1.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)78
• 6.1.4 信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)78-79
• 6.1.5 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)79-80
• 6.1.6 手操器設(shè)計(jì)80-81
• 6.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)81-87
• 6.2.1 主程序設(shè)計(jì)81-82
• 6.2.2 中斷程序設(shè)計(jì)82-83
• 6.2.3 通訊程序設(shè)計(jì)83-85
• 6.2.4 手操器程序設(shè)計(jì)85-87
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果87-91
• 6.3.1 基于靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器實(shí)驗(yàn)結(jié)果87-88
• 6.3.2 基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測(cè)器實(shí)驗(yàn)結(jié)果88-91
• 7 總結(jié)與展望91-93
• 7.1 全文總結(jié)91
• 7.2 展望91-93
• 參考文獻(xiàn)93-101
• 附錄101-102
• 致謝102-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果103-104

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