永磁同步电机无传感器性能提升实现及死区补偿

发布时间：2020-10-29 21:47

　　 永磁同步电机的变频驱动广泛运用于工业运动控制的各个领域。而在永磁同步电机变频驱动系统中,由于位置编码器的安装,不仅增加了生产的成本,增大了电机的体积,还可能使电机控制系统的稳定性降低。因此,无位置控制策略对电机变频驱动具有重大意义。如果无位置控制算法的估算精度不够高,那么系统很难实现良好的控制性能,甚至影响系统的稳定性。为了提升电机矢量系统的性能,本文以永磁同步电机无位置传感器系统作为分析对象,对估算算法的性能和电机控制系统的稳定性相关问题进行了研究。本文搭建了同步电机的数学模型,建立了基于扩展反电动势模型的二阶滑模观测器和全阶滑模观测器转子位置、速度估算方案,比较了两种滑模观测器的控制性能。分析了滑模观测器开关函数对系统控制性能的影响,用曲线函数代替符号函数成为滑模观测器的开关函数减小估算转速和估算位置的抖动,提升系统的控制性能。研究了死区效应对电机控制系统的影响,通过对系统进行死区补偿来减小转子估算位置的振动,提升系统的控制精度。最后对死区补偿后的观测器的输出反电动势进行滤波,滤除反电动势中存在的高次谐波,进一步减小转子估算位置的振动。并在Matlab/Simulink软件下搭建电机无位置传感器控制系统的实验平台,验证一系列滑模观测器控制精度提升的正确性和有效性。最后在理论分析的基础上搭建了永磁同步电机无位置传感器控制系统的物理实验平台。并在该平台上进行了大量的调试验证工作以证明本文中所分析内容的准确性。系统度估算精度得到了提升,无位置矢量控制系统控制性能良好。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341;TP212
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 无位置控制策略研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
2 无位置控制系统及性能研究
    2.1 永磁同步电机控制模型
    2.2 转子位置及速度观测方案设计
    2.3 观测器估算精度提升方法研究
    2.4 无位置控制系统仿真结果与分析
    2.5 本章小结
3 死区效应对无位置控制系统性能的影响
    3.1 死区效应产生原因
    3.2 死区效应对无位置传感器矢量系统的影响
    3.4 无位置控制系统死区补偿后仿真结果分析
    3.5 本章小结
4 无位置传感器控制系统实验
    4.1 PMSM无位置传感器实验平台
    4.2 实验结果及分析
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文工作内容总结
    5.2 对课题研究内容的展望
致谢
参考文献

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 银豪;王腾飞;高超;汪慧明;;五相永磁同步电机容错控制仿真[J];机械制造与自动化;2019年06期

2 程义;柯宝平;潘岱松;吴先坤;;一种新能源汽车用永磁同步电机磁路优化分析[J];客车技术;2019年06期

3 周晓燕;孙立翔;王金平;;基于等效热网络法的永磁同步电机温升计算[J];微电机;2019年11期

4 朱明祥;孙红艳;;一种内置式永磁同步电机死区补偿方法的研究[J];微电机;2019年11期

5 彭超洋;;永磁同步电机鲁棒滑模控制算法研究[J];自动化技术与应用;2019年12期

6 魏会军;陈华杰;周博;江胜军;张辉;;压缩机用永磁同步电机的电气绝缘性研究[J];微特电机;2019年12期

7 ;开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法[J];传感器世界;2019年10期

8 齐春叶;;试析永磁同步电机在机车上的运用[J];内燃机与配件;2018年24期

9 王宾;张坤;石晓艳;;基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2019年05期

10 张光臻;;永磁同步电机数字控制延时模型及影响分析[J];中国汽车;2019年11期

相关博士学位论文 前10条

1 万援;脉冲发电机拖动用背绕式绕组高速永磁同步电机研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 曾德鹏;多单元永磁同步电机无机械负荷间接测试方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 于吉坤;高速永磁同步电机电磁分析与转子动力学研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

4 胡耀华;电动汽车用内置式永磁同步电机的研究[D];南京航空航天大学;2017年

5 李福;永磁同步电机的改进型离散域电流控制策略研究[D];重庆大学;2018年

6 刘子剑;内嵌式永磁同步电机转子偏心故障诊断方法的研究[D];浙江大学;2018年

7 唐其鹏;永磁同步电机中低速无位置传感器控制技术研究[D];华中科技大学;2018年

8 刘莹;永磁同步电机模型预测控制策略研究[D];华中科技大学;2018年

9 林瑶瑶;永磁同步电机参数辨识方法与伺服控制技术研究[D];大连理工大学;2018年

10 于子淞;基于非线性补偿的永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究[D];东北大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 李凯;基于永磁同步电机的手持钻高性能驱动控制系统研究[D];江苏科技大学;2019年

2 吴晓辉;电动汽车永磁同步电机控制系统研究[D];山东理工大学;2019年

3 王剑波;纯电动汽车用永磁同步电机温度场分析及散热优化[D];吉林大学;2019年

4 章曾;永磁同步电机电动助力转向控制系统研究[D];山东理工大学;2019年

5 窦照磊;永磁同步电机宽范围调速电流分配策略研究[D];华中科技大学;2019年

6 柳鹏;永磁同步电机高频注入无传感器控制系统的设计与实现[D];华中科技大学;2019年

7 刘红丹;永磁同步电机的无位置传感器控制[D];华中科技大学;2019年

8 刘涛;永磁同步电机速度环控制策略研究[D];华中科技大学;2019年

9 刘青;永磁同步电机无传感器性能提升实现及死区补偿[D];华中科技大学;2019年

10 黄星迪;永磁同步电机MTPA控制策略工程实现方法研究[D];华中科技大学;2019年

本文编号：2861499