永磁同步电机无速度传感器控制的研究策略

发布时间：2020-06-06 19:13

【摘要】：随着电力电子技术和交流调速技术的不断完善和进步,永磁同步电机凭借其结构简单、性能良好和运行安全可靠等优点,被广泛应用于工业生产、交通运输等各个领域。为了能够实现对电机的控制,需要准确的测量转子在永磁同步电机中转速和位置,一般情况下是在电机的转轴上安装机械式传感器比如:光电编码器、霍尔传感器等。但是安装机械式传感器会使系统体积和成本增加,如果安装不当会严重影响电机的稳定运行。所以研究永磁同步电机无速度传感器的控制方法就显得尤为重要了,它是通过一种算法来估计转子的位置和速度,从根本上省去了机械式传感器,从而减小了电机的体积,降低了成本,使电机能够在一些恶劣的环境当中依旧稳定可靠的运行。本文在对现有文献归纳梳理的基础上,通过对比分析,选取了表贴式永磁同步电机。分析了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型:电压方程、电磁转矩方程以及磁链方程,可以看出永磁同步电机是高阶,非线性,强耦合系统。研究了永磁同步电机的控制方法,特别是i_d=0的矢量控制方法,因为i_d=0的矢量控制方法能够使电机达)到解耦的目的。最后,分析了永磁同步电机在不同转态下无速度传感器的控制方法,在中高速状态下采用模型参考自适应法,在低速或者零速状态下采用脉振高频电压注入法,在全速范围内的控制,需要对以上两种控制方法相结合,通过过渡区的加权平均值的算法达到其目的。通过MATLAB/Simulink仿真实验,保存数据、绘制波形以得出相应的仿真结果,从而验证了控制方法的可行性。
【图文】：

波形,感应电动势,电流,电机

感应电动势和电流关系不同，产生的波形各不相同，分为两种不同类型永磁同步电机，分别：BLDC 和永磁同步电动机。永磁同步电机产生的感应电动势和 I 之间的关系如下图1.1中(b)所示，无刷直流电动机产生的感应电动势和I之间的关系如下图1.1中(a)所示。两种电机为了获得恒定转矩，需要在电机中输入三相对称的电流，两种电流分别是方波电流和正旋电流。

表面式,磁路结构,转子,永磁同步电机

永磁体的放置位子不同决定了永磁同步电机的不同。两种不同磁路机构的如下图 1.2 所示。所以不同类型的永磁同步电机在实行当中是有区别的，在控制方面也是采取不同的控制方法。根据转子上永置的不同，我们将永磁同步电动机分为两种类型：表面型和内置型。在表磁同步电机中，其位置在转子的表面上，电机中电感是均匀分布的，几乎的；在内置型永磁同步电机中，电机转子产生的电感分布是不均匀的，所电感数值也是不相等。在实际的运用当中，因为内置型和表面型电机之间特性，，造成了两种电机工作特性的不同，分别适用于不同的工作环境之中(1)表面式转子磁路结构表面式永磁同步电机中的永磁体转子产生的方向是磁流方向的，永磁体到相应的保护而不易被破坏。两种不同类型的表面型永磁同步电机的切面所示，永磁同步电机可以分为隐极机和凸极机，两者的不同在于在直角坐标轴是否对称，隐极机 dq 轴是对称的，表面型永磁同步电机属于隐极机转子结机；凸极机 dq 轴是不对称的，表面嵌入型永同步电机属于凸极机转子结构的
【学位授予单位】：辽宁石油化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

【参考文献】