飞轮储能系统中永磁同步电机无位置传感器控制技术研究

发布时间：2017-10-14 00:25

  本文关键词：飞轮储能系统中永磁同步电机无位置传感器控制技术研究

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【摘要】：高速发展的社会,使消耗的能量与日俱增,能源问题已成为世界面临的重大问题。为了更有效地利用现有的能源,先进的节能技术和储能技术便成为了当前电气工程领域研究的热点问题。飞轮储能技术是将能量以机械能的形式储存于高速运行的转子上,与其他储能方式相比,具有运行效率高,反复充放电寿命长,对环境污染低等优点。本课题以飞轮储能系统中的永磁同步电机作为研究对象,在推导其数学模型的基础上,建立了电机的双闭环控制系统,系统选用双极性SPWM调制策略。为提高变换器母线的电压利用率,研究了一种向SPWM叠加三倍次谐波脉宽调制方法,仿真与实验验证了该方法的可行性。在对永磁同步电机有位置传感器控制技术研究的基础上,重点研究了其无位置传感器控制技术,设计了工程中常用的模型参考自适应(MRAS)估算器,将MRAS运用于内埋式永磁同步电机的控制系统中。同时,为应对电机运行时参数变化,加入了参数在线辨识功能,推导了电机参数LS,、RS、ψf的自适应律并进行了仿真验证。在理论研究和仿真的基础上,完成了实验平台组装与调试,设计了基于MRAS算法的永磁同步电机无位置传感器控制系统软件,实现在无位置传感器下的永磁同步电机初始定位与矢量控制,并进行了加减载和加减速等动态实验研究,实验结果表明,系统转速超调量2%、调节时间3s、稳态误差小于2%,验证了所设计的MRAS估算器在保证系统稳定的基础上能够准确控制电机。
【关键词】：飞轮储能 永磁同步电机 SPWM调制 三倍次谐波 无位置传感器控制
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 飞轮储能系统的研究现状7-11
• 1.1.1 飞轮储能系统研究现状7-8
• 1.1.2 飞轮储能系统的工作原理8-11
• 1.2 永磁同步电机无位置传感器控制技术意义及现状11-15
• 1.2.1 永磁同步电机的分类11-12
• 1.2.2 永磁同步电机无位置传感器控制技术研究现状12-15
• 1.3 课题主要研究内容15-16
• 第二章 永磁同步电机数学模型和矢量控制系统16-27
• 2.1 永磁同步电机数学模型16-19
• 2.1.1 坐标变换17-18
• 2.1.2 建立永磁同步电机数学模型18-19
• 2.2 永磁同步电机矢量控制系统19-23
• 2.2.1 i_d=0控制策略20-21
• 2.2.2 最大转矩电流比控制策略(MTPA)21-23
• 2.3 调节器的设计及参数整定23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 SPWM调制策略与过调制27-37
• 3.1 SPWM调制策略27-28
• 3.2 过调制策略28-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 永磁同步电机无位置传感器控制技术37-54
• 4.1 反电动势估算法37-39
• 4.2 模型参考自适应法(MRAS)39-44
• 4.2.1 转子电角速度估算40-42
• 4.2.2 参数在线辨识42-44
• 4.3 无位置传感器控制系统仿真研究44-53
• 4.3.1 反电动势法建模与仿真45-47
• 4.3.2 模型参考自适应法建模与仿真47-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 实验平台搭建与软件设计54-62
• 5.1 实验平台搭建54-57
• 5.2 永磁同步电机控制系统软件设计57-61
• 5.2.1 主程序设计57-58
• 5.2.2 永磁同步电机初始定位58-59
• 5.2.3 无位置传感器的永磁同步电机控制软件设计59-60
• 5.2.4 保护程序设计60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 永磁同步电机无位置传感器控制系统实验研究62-68
• 6.1 叠加三倍次谐波调制策略实验62-63
• 6.2 永磁同步电机无位置传感器控制系统实验63-67
• 6.3 本章小结67-68
• 第七章 结论与待解决问题68-69
• 7.1 结论68
• 7.2 待解决问题68-69
• 参考文献69-73
• 在学期间研究成果73-74
• 致谢74

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本文编号：1027966