磁通切换型永磁直线电机无位置传感器驱动控制系统研究

发布时间：2020-11-12 21:27

　　随着经济的飞速发展,科技的快速进步,像直线电机这种能够直接产生持续的单向或者往复机械运动,省去了中间传动环节的执行机构,获得了日益广泛的应用。本文以模块化磁通切换永磁直线电机(CMLFSPM电机)为研究对象,此种电机将绕组置于动子侧,大大降低电机成本,为远距离应用场合提供了一种高效率、高可靠性且低成本的解决方案。而要实现CMLFSPM电机高精度的矢量控制需要安装直线光栅编码器,不但增加了电机的尺寸、体积和成本,还降低了系统的可靠性。为了解决这种问题,本文研究CMLFSPM电机的无位置传感器控制,不仅具有重要的理论意义,而且有工程应用价值。论文主要研究内容分为以下几个方面：1)阐述了论文的研究背景与意义。对定子永磁型直线电机的海内外研究近况以及无位置传感器控制算法进行了概述。2)详细介绍了磁通切换永磁直线电机的基本结构以及工作原理。建立了三相定子坐标系下CMLFSPM电机的数学模型以及d-q轴旋转坐标系下的数学模型。对磁通切换直线电机的基本控制策略,包括矢量控制、直接推力控制,电流滞环控制和空间电压矢量控制进行了简要介绍。3)对自适应算法的原理进行了简单的说明,并详细介绍了模型参考自适应系统的基本结构和基本原理。分析了基于模型参考自适应算法的模块化磁通切换永磁直线电机无位置传感器算法,推算出了速度的辨识公式,并对CMLFSPM电机的模型参考自适应无位置传感器控制系统速度估算误差进行了分析。4)在Matlab/Simulink环境下分别搭建了CMLFSPM电机的本体模型,基于模型参考自适应磁通切换永磁直线电机无位置传感器滞环控制模型、基于模型参考自适应算法的磁通切换永磁直线电机无位置传感器空间电压矢量控制仿真模型。5)设计了CMLFSPM电机无位置传感器控制驱动系统的软硬件。对控制系统所需的硬件电路进行了详细的说明。软件部分主要介绍了主程序流程以及速度位移估算程序流程、速度PI调节程序流程和位移控制程序流程。6)根据基于模型参考自适应系统CMLFSPM电机无位置传感器控制的电流滞环控制策略、SVPWM控制策略,利用建立的MATLAB/Simulink的电机无位置传感器控制系统模型和CMLFSPM电机无位置传感器驱动控制平台,进行了仿真与实验研究。首次研究了针对CMLFSPM电机无位置传感器控制的位移闭环控制、速度闭环控制。实验与仿真证明论是在空载或者负载突变的工况下,基于模型参考自适应CMLFSPM电机无位置传感器控制系统无都具有良好的动静态特性,速度闭环和位移闭环控制性能优越,响应迅速,速度估算准确。7)研究了基于模型参考自适应CMLFSPM电机无位置传感器控制在电梯门机上的应用,详细介绍了电梯门机用CMLFSPM电机性能以及门机系统运行需求,此外,对门机控制系统的实验结果进行了详细的分析。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM359.4;TP273
【部分图文】：

运行原理,电机

第２章ＣＭＬＦＳＰＭ电机结构、工作原理、数学模型、控制策定子结构简单。但其工作原理与已有的永磁直线电机工作原理区别较大，但电机相似。磁路互补原理可由图２－３、图２＞４加Ｗ阐述［６］。??－３显示了当动子电角度依次为０度、９０度、１８０度及２７０度时的磁场分布个互补绕组在空间上相位彼此相差１８０度，因此动子运动一个电周期的过程置依次为；磁通负的最大位置一平衡位置１?一磁通正的最大位置一平衡位置２而线圈Ａ２所处的位置可表示为：磁通负的最大位置一平衡位置２—磁通正的?一磁通负的最大位置。因此，线圈Ａ１和Ａ２的磁链变化具有互补对称性。当Ａ式组成Ａ相绕组时，对应的Ａ相绕组磁链如图２４（ａ）示。图２＊４（ｂ）所示为单线圈组成的相反电势波形图，从图中可Ｗ看出采用磁路互补结构使通过同一相叠加，这种方式可Ｗ消除电动势当中的偶次谐波，使叠加后的相电动势谐波于Ｈ相模块彼此对称，磁路结构基本相同，因此ＣＭＬＦＳＰＭ电化Ｈ相反电动正弦度??Ａ２?ＡＩ?Ａ２?Ａ１??

反电动势,磁链