宽速域永磁同步电机无传感器矢量控制研究

发布时间：2020-04-20 06:19

【摘要】：永磁同步电动机(PMSM)由于具有高功率密度、高效率、调速性能好等优点,近年来被广泛应用于工业、航空、电动汽车及家用电器等多领域。无位置传感器控制技术可以降低系统体积和成本,提高系统可靠性,近年来成为电机控制领域的研究热点。目前在用于PMSM无位置传感器控制的所有方法中,很难有一种方法可以实现宽速域PMSM无位置传感器控制。因此,本文从系统整合的角度出发,通过对PMSM的初始位置检测技术、低速及中高速无位置传感器控制技术的研究,基于不同的性能要求,对应用于不同速度段的无位置传感器算法进行组合,以实现宽速域PMSM无位置传感器控制。首先针对PMSM的无位置传感器起动策略,分别对两种起动方法进行了研究和改进。针对起动性能要求不高的场合,提出采用预定位结合I/F开环控制的起动方式;而针对起动性能要求高的场合,提出采用高频脉振方波电压注入法以实现PMSM的初始位置检测及低速无位置传感器运行,仿真和实验证明了其有效性。针对PMSM中高速无位置传感器控制,根据电机数学模型建立反电动势直接计算法来实现PMSM的转速与位置估计,并结合锁相环以提高位置估计精度和系统稳定性,该算法简单,易于工程实现。对于低速到中高速的切换问题,首先针对低速运行I/F开环控制的系统,通过分析目前切换策略的缺点,设计出一种直接切换方案,使其简单快速平稳地从转速开环切换到闭环运行,仿真和实验结果表明提出的直接切换策略性能良好,适用于快速切换的场合;而针对PMSM低速运行采用高频脉振方波注入法的闭环控制系统,提出一种复合观测器,在过渡区域对高频脉振方波电压注入法和反电势直接计算法分别观测到的转速和位置信息进行加权,从而实现过渡区域平滑切换,并通过仿真得以验证。同时分析了高速低载波比时数字延时在无位置传感器系统中对转子位置观测角度及电压矢量相位造成的影响,设计了一个随转速变化的角度误差补偿环节,以抑制由于数字延时而造成的电流震荡和转速波动等不稳定问题,且通过仿真和实验验证了补偿策略的有效性。最后搭建了一套永磁同步电机驱动系统实验平台,进行了软硬件相关设计,相关成果用于滚筒洗衣机项目,并进行了加载与效率测试,测试结果满足滚筒洗衣机用PMSM在洗涤和脱水两种工作模式下的性能要求。
【图文】：

于恒转矩模式，输出功率随着负载转矩增加不机运行于恒功率模式，，转速随着负载转矩的增行效率大于 70%，满足脱水时的效率要求。速 515rpm (b) 转速 3
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

【参考文献】

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本文编号：2634261