DC110V供电永磁同步电机无位置传感器控制系统研究

发布时间：2020-06-10 01:24

【摘要】：本文基于具有损耗小、效率高、体积小等显著优点的永磁同步电机(PMSM),针对PMSM无位置传感器控制系统进行研究,同时对于三相逆变器SVPWM调制策略以及三种低成本电阻采样方案进行详细分析研究与比较,在理论分析基础上设计相关硬件来使得110V蓄电池供电的地铁应急通风系统可以安全可靠的运行。本文的主要研究工作包括了以下几个部分:首先,利用坐标变换对内置式永磁同步电机数学模型进行公式推导,在此基础之上研究定子磁链观测器及其不同改进方法对定子磁链观测结果的影响,针对每一种方法进行相关的公式推导,来严谨分析各自特点,并结合锁相环模块得到准确的转子位置以及转速信息,同时在Matlab/Simulink软件中进行仿真,来分析比较观测误差。然后,分析了七段式SVPWM调制方法与五段式DSVPWMMIN调制方法的原理,比较了两者区别以及各自造成的逆变器损耗情况,此外研究了两种方法对于电机相电流谐波含量的影响效果,并基于Matlab/Simulink软件进行了仿真分析。同时研究了三种低成本电阻采样方法各自特点,针对直流母线单电阻采样时间不够的问题,利用脉冲移相的方法来实现了采样结果的改善,并在仿真中对比了单电阻采样与下桥臂双电阻采样的结果,为硬件设计提供依据。最后,在理论分析基础上进行硬件电路设计,包括直流输入电路、IPM逆变器电路、DC/DC电源电路、过温过流欠压保护电路、电流电压采样电路等,并详细研究分析了各个电路的特性以及相关参数的计算,同时基于TMS320F28035完成了软件系统的设计。根据电路设计搭建实验平台,并在实验平台上完成相关实验来对前述理论以及仿真结果进行验证,实验结果表明控制系统可以安全可靠的运行,控制性能较好,通风电机运行噪声较小,实现了课题项目要求。
【图文】：

图２－１邋ＰＭＳＭ结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋ＰＭＳＭ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑

磁链观测器,补偿法,幅值,补偿信号

式中：Ａ为补偿信号。逡逑系统稳定运行时，当补偿信号未达到限定值时说明不存在直流偏置现象，限逡逑幅环节增益为１，乃Ｇ）为实际磁链，，观测器结构变为如图２－５所示，其传递函数为：逡逑ｖ，（＾）邋ｓ邋＋邋ａ＞ｒ逡逑＾７７邋＝邋—Ｌ逦（２－２９）逡逑ｙ（ｓ）逦ｓ逡逑则有：逡逑＾（５）邋＝邋ｘ（５）ｘｌ逦（２－３０）逡逑ｓ逡逑该观测器未超出限幅值的部分和输入信号共同作用将其等效为积分环节，来逡逑得到实际磁链。逡逑ｓ＋ｃｏｃ逦Ｙ逡逑＋逦Ｉ逡逑Ｌ—邋逦＞＜逦１逡逑ｓ＋０）ｃ逡逑图２＿５未超出限幅值时观测器结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－５邋Ｏｂｓｅｒｖｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ｅｘｃｅｅｄｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｌｉｍｉｔ邋ｖａｌｕｅ逡逑当补偿信号达到限幅值时，补偿信号实际为削顶的正弦波，超出部分使得观逡逑测器结构变为如图２－６所示，输出信号变为：逡逑乃０）＝N」＾邋＋外）逦Ｐ－３１）逡逑ｓ邋＋邋ｃｏｃ逡逑将（２－３１）经拉氏反变换得到：逡逑ｙ］（ｔ）邋＝邋ｙ（ｔ）邋＋邋ｃＤｃ．Ｌｅ－＾逦（２－３２）逡逑式中：叱随时间增加最终变为０，此时观测器变为一阶低通滤波器形式。逡逑ｓ＋０）ｃ逦Ｙ逡逑＋邋Ｉ逦１逦Ｉ逦１逡逑Ｉ—逦４—邋Ｊ逡逑什扮ｃ「逦＾逡逑图２－６达到限幅值时观测器结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－６邋Ｏｂｓｅｒｖｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｗｈｅｎ邋ｔｈｅ邋ｃｌｉｐｐｉｎｇ邋ｖａｌｕｅ邋ｉｓ邋ｒｅａｃｈｅｄ逡逑从上面的分析可知，饱和反馈方法特性介于纯积分与一阶低通滤波之间，在逡逑输入信号直流量较大时，补偿信号为削顶的正弦波，会造成输出磁链波形的畸变。逡逑此外
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

【参考文献】