全速度范圍無位置傳感器永磁同步電機(jī)控制研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-01 09:32
永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在新能源汽車、船舶動(dòng)力、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。采用無位置傳感器控制可以降低設(shè)備制造成本,增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。目前永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用無位置傳感器控制是主要發(fā)展趨勢(shì)之一。永磁同步電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中存在較多的高次電流諧波,這些高次諧波增加損耗并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),降低了電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能。永磁同步電機(jī)電流諧波抑制控制技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。本文提出了全速度范圍下,無位置傳感器永磁同步電機(jī)電流諧波抑制調(diào)速系統(tǒng)。在各諧波電流同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下應(yīng)用基于復(fù)矢量交叉耦合解耦的PI電流控制器,抑制電流諧波以及消除永磁同步電機(jī)方程中隨轉(zhuǎn)速變化的耦合項(xiàng),使復(fù)矢量PI電流控制器能夠在不同速度下抑制電流諧波。建立了考慮更高次電流諧波的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了復(fù)矢量PI電流調(diào)節(jié)器,在各自高次電流諧波同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,抑制了永磁同步電機(jī)相電流中存在含量較大的5次,7次,11次,13次諧波分量,降低了諧波損耗和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。給出了無位置傳感器永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的位置估計(jì)方法。在估計(jì)轉(zhuǎn)子γ-δ坐標(biāo)系下,設(shè)計(jì)基于iγ=0的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。在中高速范圍...
【文章來源】:遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:76 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
精進(jìn)電動(dòng)的車用永磁同步電機(jī)和德爾福配套的電機(jī)逆變器Fig.1.1JJecnPMSMforvehicleandDelphimatchingmotorinverter
?C娌問?≡癲壞保?引起電機(jī)運(yùn)行時(shí)的抖振問題。(3)模型參考自適應(yīng)法清華大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先使用模型參考自適應(yīng)法估計(jì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置,該方法的基本思想是將永磁同步電機(jī)本身作為參考模型,將估計(jì)的定子電流作為可調(diào)模型,在調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中,這兩種模型輸出的物理量具有相同的物理含義。選取合適的參數(shù)自適應(yīng)率,通過這兩者輸出物理量的差值,使得可調(diào)模型的輸出量不斷收斂于參考模型的輸出量,以此獲得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息[36]。通常應(yīng)用超穩(wěn)定性與正性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論對(duì)選取的自適應(yīng)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1.2模型參考自適應(yīng)觀測(cè)器原理圖Fig.1.2Themodelreferstotheschematicdiagramoftheadaptiveobserver1.3.2低速運(yùn)行時(shí)無傳感器控制技術(shù)當(dāng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行在低速區(qū)間時(shí),電機(jī)的反電勢(shì)與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比,有用的反電勢(shì)信號(hào)較低,通常難以提齲導(dǎo)致基于永磁同步電機(jī)模型法,在電機(jī)低速工況下運(yùn)行時(shí)無法實(shí)時(shí)估計(jì)轉(zhuǎn)子的位置和速度。為了在包括零速在內(nèi)的所有速度下都能獲得精確的轉(zhuǎn)子位置信息。高頻信號(hào)注入法通過利用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有凸極性的特點(diǎn),在低速工況下,將高頻電壓信號(hào)注入到電機(jī)定子繞組中,電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息包含在響應(yīng)的高頻電流中。通過低通及帶通濾波器,提取響應(yīng)電流信號(hào)并進(jìn)行處理,估計(jì)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速[37-38]。低速工況下,常采用的高頻信號(hào)注入法分別為旋轉(zhuǎn)電壓注入法、脈振電壓注入法和方波電壓注入法。雖然本世紀(jì)初就有學(xué)者發(fā)表關(guān)于高頻方波注入法的論文,已引起廣泛的討論,但與其它兩種高頻電壓信號(hào)注入方法相比應(yīng)用較晚,但是由于不需要在系統(tǒng)中使用復(fù)雜的數(shù)字濾波器,因此可以提升速度環(huán)帶寬。近些年來,隨著高頻方波技術(shù)的不斷發(fā)展,其具有的觀測(cè)精度可替代低分辨率的編碼器。永磁同步電機(jī)高頻信
1.緒論6(1)高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號(hào)注入法該方法的基本原理是指在永磁同步電機(jī)的兩相靜止-坐標(biāo)系上的軸、軸分別注入高頻正弦電壓信號(hào),提取永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的高頻響應(yīng)電流,經(jīng)過帶通濾波器、高通濾波器等進(jìn)行信號(hào)處理計(jì)算[39]。高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號(hào)注入法的結(jié)構(gòu)框圖,如圖1.3所示。圖1.3高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號(hào)注入法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1.3Highfrequencyrotatingvoltagesignalinjectionsystemstructurediagram圖中,i、u為基波電流和電壓,ini為提取的高頻響應(yīng)電流,inu為注入的高頻電壓。/dq是以/dqT為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換(Park變換),dq/為其逆運(yùn)算,UVW/是以u(píng)vw/T為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換(Clark變換),低通濾波器(LowPassFilter,LPF)主要用于電流濾波,帶通濾波器(BandPassfilter,BPF)主要用于提取高頻電流信號(hào)。但該方案還是存在一些缺陷,由于需要用到較多的濾波器進(jìn)行高頻響應(yīng)處理,使系統(tǒng)的處理復(fù)雜度增加。(2)高頻脈振電壓信號(hào)注入法該方法與前一節(jié)方案大體一致。向估計(jì)轉(zhuǎn)子的軸注入高頻正弦電壓信號(hào),在兩相靜止-坐標(biāo)系下,注入的高頻正弦電壓可看做脈振的電壓信號(hào)[40-41]。估計(jì)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間關(guān)系如圖1.4所示。估計(jì)轉(zhuǎn)子-坐標(biāo)系和兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e,兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系與兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e。其中=ee為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差角。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制諧波抑制策略研究[J]. 楊淑英,劉世園,李浩源,劉善宏,張興. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(20)
[2]基于模型預(yù)測(cè)控制的永磁同步電機(jī)電流控制技術(shù)綜述[J]. 顏學(xué)龍,謝剛,孫天夫,梁嘉寧,閆俞佰. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(09)
[3]永磁同步電機(jī)電流諧波抑制策略[J]. 李帥,孫立志,劉興亞,安群濤. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(S1)
[4]永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)諧波電流抑制[J]. 孫健,王愛元,王濤,金永星. 上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]基于閉環(huán)電流平均值法的永磁同步電機(jī)諧波抑制方法[J]. 李生民,肖亞敏,梁吉寧,孟琳. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(05)
[6]一種永磁同步電機(jī)諧波電流抑制算法[J]. 紀(jì)世忠. 電力電子技術(shù). 2019(04)
[7]基于矢量控制的異步電機(jī)自抗擾控制[J]. 賀虎成,孫磊,張玉峰,朱群. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2019(04)
[8]基于高頻方波信號(hào)注入法的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法[J]. 李文真,劉景林,陳雙雙. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(24)
[9]電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)定子諧波優(yōu)化控制[J]. 王碩,王旭東,金寧治,劉宇博,謝瑞. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[10]基于滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)矢量控制[J]. 吳定會(huì),楊德亮,陳錦寶. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2018(11)
博士論文
[1]基于轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速—電流MAP的車用永磁同步電機(jī)矢量控制優(yōu)化[D]. 楊陽.吉林大學(xué) 2018
[2]內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制研究[D]. 張國(guó)強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]永磁同步電機(jī)全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D]. 王子輝.浙江大學(xué) 2012
[4]基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D]. 秦峰.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]引入虛擬電阻的永磁同步電機(jī)電流環(huán)控制策略研究[D]. 寇天明.西安理工大學(xué) 2019
[2]諧波控制策略對(duì)主軸電機(jī)動(dòng)態(tài)特性影響的研究[D]. 薛鏡武.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[3]電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制研究[D]. 李東.重慶大學(xué) 2018
[4]全速度范圍的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制策略研究[D]. 韓松杉.北京交通大學(xué) 2018
[5]永磁同步電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的研究[D]. 張志鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]永磁電機(jī)低載波比無傳感器控制策略研究[D]. 付炎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
本文編號(hào):3113107
【文章來源】:遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:76 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
精進(jìn)電動(dòng)的車用永磁同步電機(jī)和德爾福配套的電機(jī)逆變器Fig.1.1JJecnPMSMforvehicleandDelphimatchingmotorinverter
?C娌問?≡癲壞保?引起電機(jī)運(yùn)行時(shí)的抖振問題。(3)模型參考自適應(yīng)法清華大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先使用模型參考自適應(yīng)法估計(jì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置,該方法的基本思想是將永磁同步電機(jī)本身作為參考模型,將估計(jì)的定子電流作為可調(diào)模型,在調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中,這兩種模型輸出的物理量具有相同的物理含義。選取合適的參數(shù)自適應(yīng)率,通過這兩者輸出物理量的差值,使得可調(diào)模型的輸出量不斷收斂于參考模型的輸出量,以此獲得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息[36]。通常應(yīng)用超穩(wěn)定性與正性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論對(duì)選取的自適應(yīng)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1.2模型參考自適應(yīng)觀測(cè)器原理圖Fig.1.2Themodelreferstotheschematicdiagramoftheadaptiveobserver1.3.2低速運(yùn)行時(shí)無傳感器控制技術(shù)當(dāng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行在低速區(qū)間時(shí),電機(jī)的反電勢(shì)與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比,有用的反電勢(shì)信號(hào)較低,通常難以提齲導(dǎo)致基于永磁同步電機(jī)模型法,在電機(jī)低速工況下運(yùn)行時(shí)無法實(shí)時(shí)估計(jì)轉(zhuǎn)子的位置和速度。為了在包括零速在內(nèi)的所有速度下都能獲得精確的轉(zhuǎn)子位置信息。高頻信號(hào)注入法通過利用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有凸極性的特點(diǎn),在低速工況下,將高頻電壓信號(hào)注入到電機(jī)定子繞組中,電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息包含在響應(yīng)的高頻電流中。通過低通及帶通濾波器,提取響應(yīng)電流信號(hào)并進(jìn)行處理,估計(jì)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速[37-38]。低速工況下,常采用的高頻信號(hào)注入法分別為旋轉(zhuǎn)電壓注入法、脈振電壓注入法和方波電壓注入法。雖然本世紀(jì)初就有學(xué)者發(fā)表關(guān)于高頻方波注入法的論文,已引起廣泛的討論,但與其它兩種高頻電壓信號(hào)注入方法相比應(yīng)用較晚,但是由于不需要在系統(tǒng)中使用復(fù)雜的數(shù)字濾波器,因此可以提升速度環(huán)帶寬。近些年來,隨著高頻方波技術(shù)的不斷發(fā)展,其具有的觀測(cè)精度可替代低分辨率的編碼器。永磁同步電機(jī)高頻信
1.緒論6(1)高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號(hào)注入法該方法的基本原理是指在永磁同步電機(jī)的兩相靜止-坐標(biāo)系上的軸、軸分別注入高頻正弦電壓信號(hào),提取永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的高頻響應(yīng)電流,經(jīng)過帶通濾波器、高通濾波器等進(jìn)行信號(hào)處理計(jì)算[39]。高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號(hào)注入法的結(jié)構(gòu)框圖,如圖1.3所示。圖1.3高頻旋轉(zhuǎn)電壓信號(hào)注入法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1.3Highfrequencyrotatingvoltagesignalinjectionsystemstructurediagram圖中,i、u為基波電流和電壓,ini為提取的高頻響應(yīng)電流,inu為注入的高頻電壓。/dq是以/dqT為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換(Park變換),dq/為其逆運(yùn)算,UVW/是以u(píng)vw/T為坐標(biāo)變換準(zhǔn)則的旋轉(zhuǎn)變換(Clark變換),低通濾波器(LowPassFilter,LPF)主要用于電流濾波,帶通濾波器(BandPassfilter,BPF)主要用于提取高頻電流信號(hào)。但該方案還是存在一些缺陷,由于需要用到較多的濾波器進(jìn)行高頻響應(yīng)處理,使系統(tǒng)的處理復(fù)雜度增加。(2)高頻脈振電壓信號(hào)注入法該方法與前一節(jié)方案大體一致。向估計(jì)轉(zhuǎn)子的軸注入高頻正弦電壓信號(hào),在兩相靜止-坐標(biāo)系下,注入的高頻正弦電壓可看做脈振的電壓信號(hào)[40-41]。估計(jì)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間關(guān)系如圖1.4所示。估計(jì)轉(zhuǎn)子-坐標(biāo)系和兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e,兩相同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系與兩相靜止-坐標(biāo)系的夾角為e。其中=ee為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差角。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制諧波抑制策略研究[J]. 楊淑英,劉世園,李浩源,劉善宏,張興. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(20)
[2]基于模型預(yù)測(cè)控制的永磁同步電機(jī)電流控制技術(shù)綜述[J]. 顏學(xué)龍,謝剛,孫天夫,梁嘉寧,閆俞佰. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(09)
[3]永磁同步電機(jī)電流諧波抑制策略[J]. 李帥,孫立志,劉興亞,安群濤. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(S1)
[4]永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)諧波電流抑制[J]. 孫健,王愛元,王濤,金永星. 上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]基于閉環(huán)電流平均值法的永磁同步電機(jī)諧波抑制方法[J]. 李生民,肖亞敏,梁吉寧,孟琳. 電機(jī)與控制應(yīng)用. 2019(05)
[6]一種永磁同步電機(jī)諧波電流抑制算法[J]. 紀(jì)世忠. 電力電子技術(shù). 2019(04)
[7]基于矢量控制的異步電機(jī)自抗擾控制[J]. 賀虎成,孫磊,張玉峰,朱群. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2019(04)
[8]基于高頻方波信號(hào)注入法的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法[J]. 李文真,劉景林,陳雙雙. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(24)
[9]電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)定子諧波優(yōu)化控制[J]. 王碩,王旭東,金寧治,劉宇博,謝瑞. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[10]基于滑模觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)矢量控制[J]. 吳定會(huì),楊德亮,陳錦寶. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2018(11)
博士論文
[1]基于轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速—電流MAP的車用永磁同步電機(jī)矢量控制優(yōu)化[D]. 楊陽.吉林大學(xué) 2018
[2]內(nèi)置式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制研究[D]. 張國(guó)強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]永磁同步電機(jī)全速度范圍無位置傳感器控制策略研究[D]. 王子輝.浙江大學(xué) 2012
[4]基于電力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無傳感器控制研究[D]. 秦峰.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]引入虛擬電阻的永磁同步電機(jī)電流環(huán)控制策略研究[D]. 寇天明.西安理工大學(xué) 2019
[2]諧波控制策略對(duì)主軸電機(jī)動(dòng)態(tài)特性影響的研究[D]. 薛鏡武.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[3]電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)無位置傳感器矢量控制研究[D]. 李東.重慶大學(xué) 2018
[4]全速度范圍的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制策略研究[D]. 韓松杉.北京交通大學(xué) 2018
[5]永磁同步電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的研究[D]. 張志鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]永磁電機(jī)低載波比無傳感器控制策略研究[D]. 付炎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
本文編號(hào):3113107
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