空调压缩机电机驱动系统的研究

发布时间：2017-07-02 09:26

  本文关键词：空调压缩机电机驱动系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的增长和技术的进步,空调由最初的定频到现今的变频空调成为主流。背后是由于对环境的重视,和对能源的节约意识与环保意识的增加。永磁同步电机相对于感应电机而言,具有更高的功率因数和效率,同时具有高功率密度、高可靠性等的特点,正在被广泛应用在家用空调和商业空调领域。同时,由于永磁体的存在,使得电机系统无需励磁,节能效果更优秀,因此成为新一代技术的研究热点。由于空调压缩机的高温高压环境,使得传统的机械传感器不能使用,而需要采用简单而可靠的无位置传感的控制策略。本文主要对空调压缩机系统中的控制电机进行研究,采用内置式永磁同步电机。内置式永磁同步电机相对于表贴式永磁同步电机具有更加复杂模型。本文中首先推导了内置式永磁同步电机的矢量控制模型,其次,由于家用空调在使用的过程中有减小噪声的要求,因此对低速下和零速下,采用简单而无噪声的二次定位法和I-F启动,对电机进行拖动和加速。然后,在传统控制id=0下,推导了基于反电势的传统滑模观测器和全阶滑模观测器的控制策略,并对其进行了仿真的对比得出全阶滑模观测器在角度和速度的估计上具有更好的估测,同时全阶的滑模由于相对于传统的滑模摒弃了对反电势进行低通滤波的环节,因此在相位上没有了滞后,同时在跟随性能有更大的优势。在滑模趋近率上,采用了饱和函数代替传统开关函数用以减小反电势观测谐波,效果明显。在I-F拖动和滑模切换过程中当转速达到稳定时进行切换,使得在切换过程中能够实现平稳过渡。同时对检测的反电势,采用锁相环检测电机的转子位置信息和速度信息,对锁相环的速度滤波直接得到检测的转速。代替了传统的采用反正切的计算方式,能够更准确地观测出角度和速度信息。同时,本文中对锁相环的带宽和零极点进行分析,给出了配置的规则,能够更增加系统的抗扰性。本文同时为了更有效利用内置式永磁同步电机的磁阻转矩,因此推导了内置式永磁同步电机在最大转矩电流比控制策略下的模型特点。传统的控制方案为通过电磁转矩与有功电流、无功电流的关系,得到电流的给定,而采用该方法会使系统计算更加繁琐,因此本文采用根据有功与无功电流的关系,避开转矩与电流之间的非线性,提出一种新的PI控制结构。并对新控制策略进行泰勒的简化,得到更适合工程应用的算法。最后,本文在700W的IPMSM电机平台进行仿真的验证,采用DSP28335芯片进行编程,实验最后验证了控制策略和理论分析的合理性和有效性。
【关键词】：内置式永磁同步电机 无传感器 电流外同步 全阶滑模 最大转矩电流比控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341;TB652
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景以及研究的目的和意义10-11
• 1.2 课题国内外研究现状11-16
• 1.2.1 空调压缩机行业的现状11-12
• 1.2.2 无位置传感器控制技术研究现状12-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 内置式永磁同步电机无传感器起动方法研究18-32
• 2.1 内置式永磁同步电机的数学模型18-22
• 2.1.1 三相坐标变换18-20
• 2.1.2 内置式永磁同步电机动态及稳态数学模型20-22
• 2.2 转子初始位置定位——预定位法22-24
• 2.3 I/F开环启动技术24-30
• 2.3.1 功角自平衡分析27-28
• 2.3.2 起动电流参数分析28-30
• 2.3.3 I/F与滑模的平稳切换30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 全阶滑模观测器设计32-47
• 3.1 滑模变结构控制原理32-33
• 3.2 全阶滑模观测器设计33-40
• 3.2.1 IPMSM电机的扩展反电势模型33-37
• 3.2.2 IPMSM电机的全阶滑模观测器37-40
• 3.3 正交锁相环位置跟踪器设计40-42
• 3.4 滑模观测器仿真42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 最大转矩电流比控制47-57
• 4.1 最大转矩电流比MTPA控制的原理47-54
• 4.1.1 传统MTPA的控制策略48-52
• 4.1.2 改进的MTPA的控制策略一52-53
• 4.1.3 改进的MTPA的控制策略二53-54
• 4.2 i_d=0 控制与MTPA下的仿真对比54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 IPMSM无位置传感器控制系统实验57-68
• 5.1 压缩机实验控制平台57-59
• 5.2 对比实验59-65
• 5.2.1 传统滑模下采用i_d=0 控制不同转速下角度的对比实验59-62
• 5.2.2 传统滑模与全阶滑模位置对比实验62-64
• 5.2.3 i_d=0 与MTPA控制策略的对比实验64-65
• 5.3 起动实验65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 许鹏;曹建波;曹秉刚;;无位置传感器直流无刷电机软件起动[J];电机与控制学报;2009年05期

2 季金虎;马少康;李旭春;严乐阳;;空调压缩机无位置传感器矢量控制研究[J];电力电子技术;2013年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李冉;永磁同步电机无位置传感器运行控制技术研究[D];浙江大学;2012年

  本文关键词：空调压缩机电机驱动系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：509370