近年來永磁同步電機憑借其高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和便于維護的優(yōu)點,在風(fēng)機水泵、空調(diào)、電動汽車甚至航空航天等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及人們節(jié)電、環(huán)保意識日益增強,永磁電機發(fā)展的前途一片光明,結(jié)構(gòu)形式將日趨多樣化,將會贏得更為廣泛的發(fā)展空間。永磁同步電機的控制過程中需要實時測量轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置,針對機械傳感器成本高、適應(yīng)性低、系統(tǒng)復(fù)雜的問題,本文提出了一種基于自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波（AUKF）的永磁同步電機無傳感器矢量控制方法,具體研究內(nèi)容如下:首先,本文對永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型做了簡要的分析,介紹了Clark變換、Park變換。針對矢量控制詳細介紹了空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)以及常用的電流控制策略,并在MATLAB/Simulink中選取了i_d=0的磁場定向控制策略,使用經(jīng)典雙閉環(huán)控制方法進行了仿真實驗,并進行了仿真結(jié)果分析。其次,介紹了卡爾曼濾波、擴展卡爾曼濾波（EKF）的原理,進一步提出使用無跡卡爾曼濾波（UKF）進行永磁同步電機的狀態(tài)估計,該方法對非線性系統(tǒng)不需要進行線性化處理,而是使用無跡變換的方法來處理系統(tǒng)均值和方差... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

永磁同步電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

基于自適應(yīng)UKF的永磁同步電機無傳感器控制研究10構(gòu)較強，適用于高速應(yīng)用場合[36]，這種永磁體不直接接觸氣隙，只與轉(zhuǎn)子的硅鋼片接觸，其氣隙磁密較高，常應(yīng)用于高功率密度的電機，凸極率能夠達到3甚至更高。其缺點是加工工藝難度較大。三種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機特點對比如表2-1所示：表2-1不同轉(zhuǎn)子電機特點對比Table2-1Characteristicscomparisonofdifferentrotormotors內(nèi)置式表面凸出式表面嵌入式凸極率3及以上約1.1~1.35約2~2.3應(yīng)用轉(zhuǎn)速高速中低速中高速加工工藝難易中應(yīng)用范圍少廣中PMSM的定子結(jié)構(gòu)與其他電機相同，有分布式和集中式兩種。分布式繞組每極每相槽數(shù)有兩槽及以上，分布式繞組有助于減小磁動勢的諧波，因此諧波轉(zhuǎn)矩及損耗較校集中式繞組每極每相一槽，能夠減小導(dǎo)線長度，節(jié)約成本，并且加工簡單，生成效率高。在性能上由于導(dǎo)線長度短，因此定子銅耗較��；由于槽數(shù)少，電機齒槽轉(zhuǎn)矩�。蛔愿休^大，弱磁運行的范圍較大，非常適用于對速度有較高要求的領(lǐng)域。其缺點是定子繞組產(chǎn)生的磁動勢諧波較大。2.1.2永磁同步電機的工作原理圖2-2永磁同步電機結(jié)構(gòu)圖Figure2-2Structureofpermanentmagnetsynchronousmotor永磁同步電機其實永磁式無刷直流電機中的一種，PMSM結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，PMSM電機不需要勵磁線圈、電刷等，由汝鐵硼永磁體構(gòu)成，這樣簡化了電機的結(jié)構(gòu)，提高了電機使用的可靠性，又沒有轉(zhuǎn)子銅耗，提高了電機效率。定子繞組一般為多相，本文以三相繞組為例，三相繞組沿著定子鐵芯對稱分布，兩兩相差120°，通入三相交流電可產(chǎn)生選擇磁場[37]。永磁同步電機的工作原理是通過PWM控制的逆變電路在勵磁繞組通入直流勵

基于自適應(yīng)UKF的永磁同步電機無傳感器控制研究24表2-6仿真用電機參數(shù)Table2-6Simulationmotorparameters定子電阻同步電感轉(zhuǎn)子磁通極對數(shù)轉(zhuǎn)動慣量2.875Ω8.5mH0.3Wb40.0022kgm2在仿真過程中，初始轉(zhuǎn)速為0，在0s給電機的給定轉(zhuǎn)速為500r/min，此時轉(zhuǎn)矩為2Nm，電機穩(wěn)定后在0.15s時將給定轉(zhuǎn)速增加到1000r/min，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)矩增加到8Nm，通過以上三組數(shù)據(jù)，分別觀察永磁同步電機的轉(zhuǎn)速響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)以及不同轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩下相電流的變化。仿真結(jié)果如圖2-12所示，其中（a）為轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線，（b）為轉(zhuǎn)矩曲線，（c）為A相電流曲線。(a)(b)(c)圖2-12永磁同步電機矢量控制仿真結(jié)果Figure2-12SimulationresultsofPMSMVectorControl從仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩不變時，A相電流幅值不變，頻率增加，電機轉(zhuǎn)速能跟達到給定轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變，增加轉(zhuǎn)矩時，A向電流頻率不變，幅值

【參考文獻】：
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本文編號：3340956