基于高频方波注入永磁同步电机无位置传感器控制技术研究
发布时间：2021-04-01 07:25
在交流调速控制领域,永磁同步电机具有体积小、高功率密度、高可靠性、高运行效率等优势。然而,在一些特殊场合下,由于位置传感器的局限性,永磁同步电机无位置控制技术成为了当下的一个研究热点。本文以内埋式永磁同步电机为研究对象,对零低速段时,从提高动态性能与稳态精度两方面对无位置控制技术进行深入研究。首先,介绍永磁电机的物理模型,通过坐标变换理论,对电机进行数学建模,分析常用的矢量控制策略,采用di（28）0的电流控制策略以及电压空间矢量调制策略,搭建了永磁同步电机的双闭环调速系统,验证了有传感器的矢量控制。为了研究低通滤波器对控制系统的影响,对电流环与转速环进行建模分析。其次,建立永磁同步电机的高频模型,介绍了高频旋转正弦电压信号注入无位置控制技术,从原理分析到估计转子位置信息提取过程。为了简化信号处理流程,研究了基于高频脉振信号注入无位置控制,研究在估计旋转轴系和测量轴系下提取估计转子位置两种方案,并搭建仿真模型验证了方案的可行性。为了减少在提取高频电流时带通滤波器的使用,分析了高频响应电流的轨迹,研究了基于高频电流矢量角的估计转子位置提取方案,提高了控制系统的动态性...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主电路原理图
工程硕士专业学位论文116机为三相感应电机，其采用同轴相连的对拖系统，其系统图如图5-2所示，三相感应电机作为负载电机，其驱动采用变频器驱动，且在加载时，采用力矩控制模式。其示意图如图（5-2）所示。图5-2实验平台示意图Figure5-2Experimentalplatform5.2实验平台的硬件电路设计(HardwareCircuitDesignofExperimentalPlatform)搭建永磁同步电机双闭环控制系统的实验平台，主要分为硬件部分与软件部分，本节先着重介绍实验平台的硬件组成部分，其实验平台硬件电路主要由主电路，控制电路，PWM波驱动隔离电路，电流检测电路，过压与过流保护电路等组成，下面对各个部分电路进行分析与设计。5.2.1主电路的设计在主电路中，主要由三相不可控二极管整流电路进行整流，再通过三相逆变电路将直流电逆变为交流电给电机供电，逆变器采用IPM模块，其稳定性更好。其主电路如图（5-3）所示：图5-3主电路原理图Figure5-3Schematicofthemaincircuit在主电路中，整流侧采用三相桥式不可控整流，其整流二极管的选择方法如下：
向逆变器侧，容易在直流母线侧产生泵升电压，如果不加以限制，会损坏逆变器功率开关IPM模块。在刹车电路设计中，采用在直流母线上并联制动电阻，将系统多余的能量在电阻R8上以热量消耗掉。当检测到直流母线电压大于690V时，通过软件控制，增加G7的占空比，将直流母线电压限制在690V以内。其刹车驱动电路如图（5-4）所示，由于IGBT驱动电压为15V，为了防止IGBT在开通时存在不完全开通状态，采用Z3进行稳压。为了减少驱动电路中电流的大小，采用电阻为1kΩ的R62进行限流，且BR驱动电路中有效电平为低电平。图5-4刹车驱动电路Figure5-4Brakedrivecircuit5.2.4电流采样电路的设计在永磁同步电机的双闭环控制系统中，要采集定子三相电流，直流母线电压等，而且电流采样精度直接影响驱动系统的动稳定性。在实验平台搭建中，由于霍尔传感器价格昂贵，同时受到温漂的影响较大，在一般场合下不予使用。在本实验平台搭建中，电流采样采用采样电阻，其价格低廉，且信号处理电路简单。在用采样电阻采样时，要求采样电阻的精度高。采样电阻的选取是设计采样电路的关键，在应用于电机控制中，采样电阻一般为毫欧姆级别电阻且灵敏度较高。采样电阻不宜选择过大，当采样电阻过大时，在对电机定子电流进行采样时，会产生较大的有功功率损耗，带来较大的发热问题，会烧坏采样电阻，当采样电阻较小时，虽然能采集更宽范围的电机电流，但是当电机电流较小时，较小的采样电阻上采集到的电压较小，受到电流采样噪声干扰较大，采样精度降低。在采样电阻选择时，考虑IGBT最大峰值电流为30A，同时考虑后级的信号调理电路，考虑到处理后的电压信号被DSP中的AD模块能采集到的输入电压范围。本文采样电阻为5毫欧姆，误差系数为1%。当采样电阻将定子电流?
本文编号：3112929
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主电路原理图
工程硕士专业学位论文116机为三相感应电机，其采用同轴相连的对拖系统，其系统图如图5-2所示，三相感应电机作为负载电机，其驱动采用变频器驱动，且在加载时，采用力矩控制模式。其示意图如图（5-2）所示。图5-2实验平台示意图Figure5-2Experimentalplatform5.2实验平台的硬件电路设计(HardwareCircuitDesignofExperimentalPlatform)搭建永磁同步电机双闭环控制系统的实验平台，主要分为硬件部分与软件部分，本节先着重介绍实验平台的硬件组成部分，其实验平台硬件电路主要由主电路，控制电路，PWM波驱动隔离电路，电流检测电路，过压与过流保护电路等组成，下面对各个部分电路进行分析与设计。5.2.1主电路的设计在主电路中，主要由三相不可控二极管整流电路进行整流，再通过三相逆变电路将直流电逆变为交流电给电机供电，逆变器采用IPM模块，其稳定性更好。其主电路如图（5-3）所示：图5-3主电路原理图Figure5-3Schematicofthemaincircuit在主电路中，整流侧采用三相桥式不可控整流，其整流二极管的选择方法如下：
向逆变器侧，容易在直流母线侧产生泵升电压，如果不加以限制，会损坏逆变器功率开关IPM模块。在刹车电路设计中，采用在直流母线上并联制动电阻，将系统多余的能量在电阻R8上以热量消耗掉。当检测到直流母线电压大于690V时，通过软件控制，增加G7的占空比，将直流母线电压限制在690V以内。其刹车驱动电路如图（5-4）所示，由于IGBT驱动电压为15V，为了防止IGBT在开通时存在不完全开通状态，采用Z3进行稳压。为了减少驱动电路中电流的大小，采用电阻为1kΩ的R62进行限流，且BR驱动电路中有效电平为低电平。图5-4刹车驱动电路Figure5-4Brakedrivecircuit5.2.4电流采样电路的设计在永磁同步电机的双闭环控制系统中，要采集定子三相电流，直流母线电压等，而且电流采样精度直接影响驱动系统的动稳定性。在实验平台搭建中，由于霍尔传感器价格昂贵，同时受到温漂的影响较大，在一般场合下不予使用。在本实验平台搭建中，电流采样采用采样电阻，其价格低廉，且信号处理电路简单。在用采样电阻采样时，要求采样电阻的精度高。采样电阻的选取是设计采样电路的关键，在应用于电机控制中，采样电阻一般为毫欧姆级别电阻且灵敏度较高。采样电阻不宜选择过大，当采样电阻过大时，在对电机定子电流进行采样时，会产生较大的有功功率损耗，带来较大的发热问题，会烧坏采样电阻，当采样电阻较小时，虽然能采集更宽范围的电机电流，但是当电机电流较小时，较小的采样电阻上采集到的电压较小，受到电流采样噪声干扰较大，采样精度降低。在采样电阻选择时，考虑IGBT最大峰值电流为30A，同时考虑后级的信号调理电路，考虑到处理后的电压信号被DSP中的AD模块能采集到的输入电压范围。本文采样电阻为5毫欧姆，误差系数为1%。当采样电阻将定子电流?
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