无位置传感器PMSM矢量控制系统的研究
发布时间：2021-04-04 12:50
三相永磁同步电机（PMSM）具有体积小、可靠性高、功率密度高等优点,被广泛应用于高性能控制系统中。永磁同步电机高性能控制时必须要有高精度的实时位置信息,但传统硬件传感器检测的方法存在工作场合受限、可靠性低、成本高等缺点。为了提高永磁同步电机控制系统的可靠性及扩大其应用场合,无位置传感器技术的研究已经成为一种趋势。首先,本文对永磁同步电机无位置传感器技术的研究现状进行了综述,确定了本文主要研究永磁同步电机在中高速、零低速工作状态下无位置传感器的控制技术。其次,分析了永磁同步电机的数学模型和矢量控制策略,并通过仿真验证了有位置传感器永磁同步电机矢量控制的有效性;在此基础上,分析了永磁同步电机在中高速和零低速的数学模型、滑模观测器法和和高频信号注入法的原理及存在的缺陷。进而,本文在中高速阶段采用饱和函数代替开关函数,解决了传统滑模带来的抖振问题;在零低速阶段解决高频信号注入法中运算量大的问题,并通过转子磁路的饱和效应技术,实现了跟踪转子磁极的目的。然后,在Matlab/Simulink的仿真环境下,搭建仿真模型,在中高速阶段,探究了滑模观测器法带来的抖振问题,并且通过仿真验证了该滑模观测器法...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
突加负载时转速变化曲线
突加负载运行，此时可以发现转速在 0.2s 时变化幅值很小并迅速趋，说明系统的抗干扰能力好 图 26 突加负载时转速变化曲线Fig.26 Speed change curve when sudden load is applied图 27 表示的是电磁转矩波形，由电磁转矩的仿真波形可以看出，在电机的电磁转矩快速增加，但在 0.5s 内电磁转矩又回落到 0 值位置，运行到 0.2s 时，突加一个 10N m 的负载转矩，电磁转矩近似垂直增加 并稳定输出，而且转矩脉动较小
图 28 突加负载时的 dq 轴电流响应曲线Fig.28 Dq axis current response curve at sudden load图 29 突加负载时定子绕组三相电流变化曲线Fig.29 Three-phase current curve of stator windings under sudden load2.保持电机恒定转矩且突变转速时的情况分析电机在初始时刻给定一个 10N m 的负载转矩，0.2s 时转速由原来的 50 1000r/min，由仿真图可以看到此时电机的动态响应如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车驱动永磁同步电机的设计[J]. 王瑞男,闫荣妮. 科学咨询（科技·管理）. 2018(07)
[2]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[3]基于旋转高频电压注入的永磁同步电机转子初始位置辨识方法[J]. 杨健,杨淑英,李浩源,张兴. 电工技术学报. 2018(15)
[4]一种改进的全局滑模变结构控制器设计及应用[J]. 田桂,谢建,陈玉祥,朱泓臣. 控制工程. 2018(04)
[5]智能变电站继电保护系统所面临的若干问题[J]. 张旭泽,郑永康,康小宁,刘明忠,孟雷,陈迟. 电力系统保护与控制. 2018(06)
[6]永磁同步电机驱动系统的反步与无源协调控制[J]. 李建立,于海生. 电机与控制应用. 2018(01)
[7]电动汽车充电机控制系统建模与滑模变结构控制[J]. 李斌,关天一. 电机与控制学报. 2018(02)
[8]基于滑模变结构的船用永磁同步电机直接转矩控制[J]. 高川,冯友兵,陈坤华. 舰船科学技术. 2017(19)
[9]内置式永磁同步电机交直轴电感试验方法研究[J]. 付建辉,徐英雷,王启羽. 微电机. 2017(09)
[10]基于智能全局优化算法的理论结构预测[J]. 高朋越,吕健,王彦超,马琰铭. 物理. 2017(09)
博士论文
[1]表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱方法研究[D]. 刘婷.湖南大学 2013
[2]永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D]. 刘颖.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]粒计算理论及其新算法在智能控制中的应用[D]. 胡浪.上海师范大学 2018
[2]高压大容量同步电动机启动特性与启动方式优化研究[D]. 闫璐.西安工程大学 2017
[3]全速度范围内PMSM无传感器转子位置估算研究[D]. 郭颖颖.河北科技大学 2017
[4]永磁同步电机矢量控制系统关键技术研究[D]. 韩晓博.合肥工业大学 2017
[5]基于脉动电流注入法的永磁同步电机转子位置检测方法研究[D]. 赵晓敏.山东大学 2015
[6]基于Android平台智能控制系统的研究与实现[D]. 胡叶云.南京邮电大学 2015
[7]基于脉振高频信号注入SPMSM低速无位置传感器技术研究[D]. 李洁.南京航空航天大学 2015
[8]基于DSP的永磁同步电机伺服系统研究[D]. 路永良.哈尔滨工业大学 2014
[9]永磁同步电机伺服系统速度观测器的研究[D]. 刘晓辉.哈尔滨工业大学 2011
[10]基于矢量控制的永磁同步电机控制系统的研究[D]. 冯进才.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2010
本文编号：3118065
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
突加负载时转速变化曲线
突加负载运行，此时可以发现转速在 0.2s 时变化幅值很小并迅速趋，说明系统的抗干扰能力好 图 26 突加负载时转速变化曲线Fig.26 Speed change curve when sudden load is applied图 27 表示的是电磁转矩波形，由电磁转矩的仿真波形可以看出，在电机的电磁转矩快速增加，但在 0.5s 内电磁转矩又回落到 0 值位置，运行到 0.2s 时，突加一个 10N m 的负载转矩，电磁转矩近似垂直增加 并稳定输出，而且转矩脉动较小
图 28 突加负载时的 dq 轴电流响应曲线Fig.28 Dq axis current response curve at sudden load图 29 突加负载时定子绕组三相电流变化曲线Fig.29 Three-phase current curve of stator windings under sudden load2.保持电机恒定转矩且突变转速时的情况分析电机在初始时刻给定一个 10N m 的负载转矩，0.2s 时转速由原来的 50 1000r/min，由仿真图可以看到此时电机的动态响应如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车驱动永磁同步电机的设计[J]. 王瑞男,闫荣妮. 科学咨询（科技·管理）. 2018(07)
[2]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[3]基于旋转高频电压注入的永磁同步电机转子初始位置辨识方法[J]. 杨健,杨淑英,李浩源,张兴. 电工技术学报. 2018(15)
[4]一种改进的全局滑模变结构控制器设计及应用[J]. 田桂,谢建,陈玉祥,朱泓臣. 控制工程. 2018(04)
[5]智能变电站继电保护系统所面临的若干问题[J]. 张旭泽,郑永康,康小宁,刘明忠,孟雷,陈迟. 电力系统保护与控制. 2018(06)
[6]永磁同步电机驱动系统的反步与无源协调控制[J]. 李建立,于海生. 电机与控制应用. 2018(01)
[7]电动汽车充电机控制系统建模与滑模变结构控制[J]. 李斌,关天一. 电机与控制学报. 2018(02)
[8]基于滑模变结构的船用永磁同步电机直接转矩控制[J]. 高川,冯友兵,陈坤华. 舰船科学技术. 2017(19)
[9]内置式永磁同步电机交直轴电感试验方法研究[J]. 付建辉,徐英雷,王启羽. 微电机. 2017(09)
[10]基于智能全局优化算法的理论结构预测[J]. 高朋越,吕健,王彦超,马琰铭. 物理. 2017(09)
博士论文
[1]表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱方法研究[D]. 刘婷.湖南大学 2013
[2]永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D]. 刘颖.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]粒计算理论及其新算法在智能控制中的应用[D]. 胡浪.上海师范大学 2018
[2]高压大容量同步电动机启动特性与启动方式优化研究[D]. 闫璐.西安工程大学 2017
[3]全速度范围内PMSM无传感器转子位置估算研究[D]. 郭颖颖.河北科技大学 2017
[4]永磁同步电机矢量控制系统关键技术研究[D]. 韩晓博.合肥工业大学 2017
[5]基于脉动电流注入法的永磁同步电机转子位置检测方法研究[D]. 赵晓敏.山东大学 2015
[6]基于Android平台智能控制系统的研究与实现[D]. 胡叶云.南京邮电大学 2015
[7]基于脉振高频信号注入SPMSM低速无位置传感器技术研究[D]. 李洁.南京航空航天大学 2015
[8]基于DSP的永磁同步电机伺服系统研究[D]. 路永良.哈尔滨工业大学 2014
[9]永磁同步电机伺服系统速度观测器的研究[D]. 刘晓辉.哈尔滨工业大学 2011
[10]基于矢量控制的永磁同步电机控制系统的研究[D]. 冯进才.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2010
本文编号：3118065
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