永磁同步电机高频注入无传感器控制系统的设计与实现

发布时间：2020-07-25 20:54

【摘要】：永磁同步电机(PMSM)因效率高、体积小、结构简单等优点在工业领域扮演重要的角色。电机控制系统一般需要知道转子的位置,而安装位置传感器会增加电机的成本,也限制了电机在高温、湿度大等场合下的应用。为了解决这些问题,永磁同步电机的无位置传感器技术被广泛关注。本文以内埋式PMSM为研究对象,对高频脉振电压注入控制算法展开研究,并提出改进的算法,在低速和零速下实现了对永磁同步电机的转子位置跟踪。本文建立PMSM的数学模型,阐述了高频脉振电压注入法的基本原理,利用电机的饱和凸极效应,对估算角度进行补偿,实现转子的初始位置检测。对高频脉振电压注入法进行参数设计,包括滤波器的设计、位置跟踪观测器的选择以及高频注入信号频率和幅值的选择。研究不同载波比的情况下,高频脉振电压注入法对转速的跟踪效果,在一定范围内,增大载波比能提高控制系统的动态性能和稳态性能。在电机参数变化时应用高频注入算法,验证了该算法不依赖电机参数,有很强的鲁棒性。同时,针对传统算法中带通滤波器对控制系统带来的影响,本文提出了新的改进算法,对检测的电流信号采用快速傅里叶变换(FFT)的分析方法,直接提取包含转子位置误差的信息,减少了带通滤波器和低通滤波器的使用。在MATLAB/Simulink环境下对传统算法和改进后的算法进行仿真对比实验,验证了改进算法有更好的控制性能。最后在基于TMS320F28335搭建的PMSM物理实验平台上对本文所提的改进高频脉振电压注入法进行实验,结果验证了本文内容的准确性,改进的算法使无位置传感器控制系统有很好的稳态性能和动态性能。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341;TP212

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本文编号：2770353