表贴式永磁同步电机无传感器低速运行控制策略研究
发布时间：2021-06-28 08:51
永磁同步电机凭借其高功率密度、高效率的优点在工业和民用电机驱动系统中得到了愈发广泛的应用。高性能矢量控制需要转子磁极的实时位置来实现电机磁链和转矩的解耦,传统的解决方案是在机轴加装位置传感器,但在一些工业传动应用场合不合适安装位置传感器,并且传感器的使用也存在经济性差的问题,因此无位置传感器驱动控制技术正变得愈发具有吸引力。本文针对表贴式永磁同步电机的初始位置检测技术和低速运行控制技术展开研究。首先,研究无需注入高压短脉冲信号的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测策略。传统的转子初始位置检测方法是在静止状态下注入复合信号获取转子磁极位置信息。该方案首先通过向电机定子绕组注入高频电压激励来初步对转子的位置进行提取,然后结合该位置信息向电机交轴N/S极分别注入电压脉冲信号,通过对其电流大小进行比较来确定转子极性。但是方法会为系统带来噪音问题,并且也会引起转子位置发生偏移,降低了起动性能。针对该问题,本文研究了一种基于高频电压信号注入的PMSM转子初始位置检测方法,通过注入方波形式的电压信号可以实现转子磁极位置的提取和N/S极性的辨识。为了实现表贴式永磁电机的低速运行,研究一种基于高频方波测试...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和来源
1.2 国内外研究现状
1.2.1 永磁同步电机无位置传感器控制技术研究现状
1.2.2 永磁同步电机转子初始位置检测的研究现状
1.2.3 PMSM零/低速无传感器控制技术研究现状
1.2.4 位置误差脉动抑制方法的研究现状
1.3 论文的主要研究内容
第2章 基于高频信号注入法的转子初始位置检测
2.1 引言
2.2 永磁同步电机数学模型
2.2.1 永磁电机基频数学模型
2.2.2 无传感器控制系统能观测性分析
2.3 转子初始位置检测方法
2.3.1 高频电压注入法检测磁极位置
2.3.2 转子磁极极性辨识策略
2.4 初始位置辨识实验结果
2.5 本章小结
第3章 基于高频方波电压注入的无传感器控制策略
3.1 引言
3.2 高频电压信号注入法原理分析
3.2.1 高频旋转电压注入法
3.2.2 脉振正弦电压注入法
3.3 改进型脉振方波信号注入法
3.3.1 脉振高频方波信号注入方式
3.3.2 改进位置误差提取方案
3.3.3 位置观测器设计
3.4 实验结果及分析
3.5 本章小结
第4章 基于扰动观察法的位置误差二次脉动补偿策略
4.1 引言
4.2 非理想因素对位置观测及驱动系统影响分析
4.2.1 交叉耦合效应对位置误差影响
4.2.2 电流采样误差建模与分析
4.2.3 位置观测误差对驱动系统性能影响
4.3 基于扰动观察法的二次脉动误差补偿
4.3.1 二次脉动误差补偿方案
4.3.2 补偿量自整定方法
4.3.3 仿真验证及分析
4.4 本章小结
第5章 永磁同步电机无传感器控制策略实验验证
5.1 引言
5.2 永磁同步电机矢量控制实验平台
5.3 零低速无位置传感器控制实验结果
5.3.1 带载起动性能测试
5.3.2 正反转测试
5.3.3 负载扰动测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统设计[J]. 沈寅强,金海,戴豪宇,方晓龙,赵慧. 电工技术. 2018(21)
[2]基于FPGA的块存储器资源功能验证及实现[J]. 罗军,范剑峰,吕宏峰,王小强,罗宏伟. 电子技术应用. 2018(09)
[3]基于一种新型磁链模型开关磁阻电机无位置传感器技术[J]. 张磊,刘闯,韩守义. 电机与控制学报. 2018(07)
[4]基于新型高频注入法的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法[J]. 洪琨,刘刚,毛琨,吕晓源,周新秀. 电工技术学报. 2018(13)
[5]基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计[J]. 张航,刘卫国,彭纪昌,张译文. 电工技术学报. 2017(16)
[6]一种在线计算多模式空间矢量调制算法及其FPGA实现[J]. 吴瑕杰,宋文胜,冯晓云. 电工技术学报. 2016(18)
硕士论文
[1]永磁电机碳化硅驱动系统无传感器控制策略研究[D]. 毕广东.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于DSP+FPGA的多电平逆变器数字控制技术研究[D]. 刘源康.华东交通大学 2018
[3]基于FPGA的永磁同步电机驱动技术研究[D]. 谢明.太原理工大学 2018
[4]表面贴式永磁同步电机低速无传感器控制研究[D]. 张鹏程.沈阳工业大学 2017
[5]基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现[D]. 覃曾攀.广东工业大学 2013
本文编号：3254014
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和来源
1.2 国内外研究现状
1.2.1 永磁同步电机无位置传感器控制技术研究现状
1.2.2 永磁同步电机转子初始位置检测的研究现状
1.2.3 PMSM零/低速无传感器控制技术研究现状
1.2.4 位置误差脉动抑制方法的研究现状
1.3 论文的主要研究内容
第2章 基于高频信号注入法的转子初始位置检测
2.1 引言
2.2 永磁同步电机数学模型
2.2.1 永磁电机基频数学模型
2.2.2 无传感器控制系统能观测性分析
2.3 转子初始位置检测方法
2.3.1 高频电压注入法检测磁极位置
2.3.2 转子磁极极性辨识策略
2.4 初始位置辨识实验结果
2.5 本章小结
第3章 基于高频方波电压注入的无传感器控制策略
3.1 引言
3.2 高频电压信号注入法原理分析
3.2.1 高频旋转电压注入法
3.2.2 脉振正弦电压注入法
3.3 改进型脉振方波信号注入法
3.3.1 脉振高频方波信号注入方式
3.3.2 改进位置误差提取方案
3.3.3 位置观测器设计
3.4 实验结果及分析
3.5 本章小结
第4章 基于扰动观察法的位置误差二次脉动补偿策略
4.1 引言
4.2 非理想因素对位置观测及驱动系统影响分析
4.2.1 交叉耦合效应对位置误差影响
4.2.2 电流采样误差建模与分析
4.2.3 位置观测误差对驱动系统性能影响
4.3 基于扰动观察法的二次脉动误差补偿
4.3.1 二次脉动误差补偿方案
4.3.2 补偿量自整定方法
4.3.3 仿真验证及分析
4.4 本章小结
第5章 永磁同步电机无传感器控制策略实验验证
5.1 引言
5.2 永磁同步电机矢量控制实验平台
5.3 零低速无位置传感器控制实验结果
5.3.1 带载起动性能测试
5.3.2 正反转测试
5.3.3 负载扰动测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统设计[J]. 沈寅强,金海,戴豪宇,方晓龙,赵慧. 电工技术. 2018(21)
[2]基于FPGA的块存储器资源功能验证及实现[J]. 罗军,范剑峰,吕宏峰,王小强,罗宏伟. 电子技术应用. 2018(09)
[3]基于一种新型磁链模型开关磁阻电机无位置传感器技术[J]. 张磊,刘闯,韩守义. 电机与控制学报. 2018(07)
[4]基于新型高频注入法的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法[J]. 洪琨,刘刚,毛琨,吕晓源,周新秀. 电工技术学报. 2018(13)
[5]基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计[J]. 张航,刘卫国,彭纪昌,张译文. 电工技术学报. 2017(16)
[6]一种在线计算多模式空间矢量调制算法及其FPGA实现[J]. 吴瑕杰,宋文胜,冯晓云. 电工技术学报. 2016(18)
硕士论文
[1]永磁电机碳化硅驱动系统无传感器控制策略研究[D]. 毕广东.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于DSP+FPGA的多电平逆变器数字控制技术研究[D]. 刘源康.华东交通大学 2018
[3]基于FPGA的永磁同步电机驱动技术研究[D]. 谢明.太原理工大学 2018
[4]表面贴式永磁同步电机低速无传感器控制研究[D]. 张鹏程.沈阳工业大学 2017
[5]基于FPGA的永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现[D]. 覃曾攀.广东工业大学 2013
本文编号：3254014
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