永磁同步电机无速度传感器宽速域控制策略
发布时间：2021-07-20 11:12
永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）具有转子结构简单、体积小、效率高、能量密度高及调速性能好等优点,在航空、电动汽车以及家用电器等领域当中被广泛运用。但是,由于机械编码器的存在,控制板的连接线路与电路会相应增加。在恶劣环境当中,不仅系统易受干扰,成本也会提高。这促使国内外的学者们针对该种电机的无速度传感器控制进行了深入研究。研究发现,在低速领域,交直电感近似相等的表贴式PMSM通常采用脉振电压注入法。然而传统的脉振电压注入法是在不考虑电机阻抗以及电感交叉耦合的情况下建模,这会出现较大位置误差,影响系统稳态性能。在中高速领域内,滑模观测器法受到广泛研究,但是该算法存在开关函数和低通滤波器。这会产生高频抖振,系统稳定性差等问题。单一无传感器算法只能在一定速域范围内具备其性能,无法兼容电机在零速、低速、中高速状态下的高性能运行。本文以一台1kW级表贴式PMSM为研究对象,对电机的零速、低速和中高速域进行分类研究。当电机处于静止状态时,采用正反交替注入的电压矢量注入法,抵消运动力矩对电机运动状态的影响,使电机在静止状态下获取转子初始位置...
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PMSM无速度传感器不同速域算法
及功率密度大等优势。永磁同步电机的反电动势波形接近于正弦波，它的正弦程度由充磁质量来决定。此外，气隙长度的大小对电动机的装配工艺和杂散损耗有一定影响[45]。永磁同步电动机按转子永磁体转子磁路结构可分为两种：（1）表贴式永磁同步电动机（SPMSM）SPMSM中永磁体是牢牢固定在转子铁芯表面，一般是瓦片式，磁通方向为径向。结构简单，转动惯量小，制造成本低。该类电机具备隐极性，其直轴电感值Ld大小接近交轴电感值Lq。在工业生产线、船舶以及汽轮机等恒功率运行要求不高的领域当中得到广泛运用。如图2.1所示。图2.1SPMSM的转子结构（2）内置式永磁同步电动机（Internalpermanentmagnetsynchronousmotor,IPMSM）IPMSM是将永磁体嵌入到转子铁芯内部，Lq会明显大于Ld，气隙较小，有较好的弱磁
第2章永磁同步电机数学模型与控制策略研究9图2.3三相ABC坐标系和两相αβ坐标系Park变换可以称为2s/2r变换，在两相静止坐标系下的电流响应结果与两相旋转坐标系下电流响应产生的结果存在对等关系。如图2.4所示，dq旋转坐标系以角速度ωm在静止坐标系上旋转，q的空间位置上超前d轴90°，其中位置夹角θ为d轴与两相静止坐标系下α轴机械角度。可得关系式iiiicossinsincosqd（2-2）为了得到IPark变换关系式，对上述矩阵进行逆运算可得qdcossinsin-cosiiii（2-3）图2.4两相静止αβ坐标系和两相旋转dq坐标系2.2.2永磁同步电机的数学模型考虑到永磁同步电机存在多种非线性因素（如温度效应，凸极效应以及电感饱和等），想建立精确的PMSM数学模型非常困难[46]。通常采用理想化方法简化模型参数，假设如下：1）三相全桥电路的各个元件均为理想元件；2）磁路线性，忽略磁路饱和效应；
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机无位置估计误差的滑模观测器无速度传感器控制方法[J]. 徐晨栋,尹泉,罗慧,夏阳,刘毅. 电机与控制应用. 2019(12)
[2]基于电压矢量注入的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测[J]. 李向舜,周贺,李启东,刘涛. 微电机. 2019(04)
[3]永磁同步电机无速度传感器控制技术综述[J]. 潘森林,高瑾. 微电机. 2018(03)
[4]基于虚拟脉振高频注入法的永磁电机初始位置检测[J]. 吕晓源,刘刚,毛琨,陈宝栋. 电工技术学报. 2017(23)
[5]无传感器永磁同步电机模型参考模糊自适应系统[J]. 赵换丽,王艳,许允之. 微特电机. 2017(09)
[6]PMSM-SVPWM与PMSM-SPWM矢量控制系统对比研究[J]. 蒋冬政,潘峥嵘,叶建中. 电子设计工程. 2017(05)
[7]基于分段PI调节器的模型参考自适应永磁同步电动机全转速范围无传感器控制[J]. 钟臻峰,金孟加,沈建新. 中国电机工程学报. 2018(04)
[8]浅析伺服电机在自动化系统中的应用[J]. 刘丹. 信息记录材料. 2016(04)
[9]基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究[J]. 王莉娜,郝强. 电气传动. 2015(06)
[10]一种增强可靠性的永磁同步电机初始角检测[J]. 黄科元,周李泽,周滔滔,黄守道. 电工技术学报. 2015(01)
博士论文
[1]永磁同步电动机无位置传感器控制与高性能运行策略的研究[D]. 孙伟.浙江大学 2017
[2]内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 张国强.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]宽速域永磁同步电机无传感器矢量控制研究[D]. 彭群.合肥工业大学 2019
[2]永磁同步电动机三矢量模型预测电流控制策略[D]. 王极兵.西安理工大学 2018
[3]基于智能控制的永磁同步电机系统研究[D]. 程飞.湖南大学 2018
[4]永磁同步电动机调速系统高性能控制策略研究[D]. 徐楠.中国矿业大学 2017
[5]永磁同步电机直接转矩控制策略的研究[D]. 李振博.太原科技大学 2017
[6]永磁同步电机无速度传感器复合控制[D]. 陈镁斌.杭州电子科技大学 2016
[7]基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机自适应转速控制研究[D]. 邵珠荣.大连海事大学 2016
[8]永磁同步电机矢量控制的实现[D]. 徐文伟.华南理工大学 2013
[9]永磁同步电动机矢量控制系统研究[D]. 邓文华.西南交通大学 2012
[10]永磁同步电机转子初始位置估计[D]. 胡任之.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3292718
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PMSM无速度传感器不同速域算法
及功率密度大等优势。永磁同步电机的反电动势波形接近于正弦波，它的正弦程度由充磁质量来决定。此外，气隙长度的大小对电动机的装配工艺和杂散损耗有一定影响[45]。永磁同步电动机按转子永磁体转子磁路结构可分为两种：（1）表贴式永磁同步电动机（SPMSM）SPMSM中永磁体是牢牢固定在转子铁芯表面，一般是瓦片式，磁通方向为径向。结构简单，转动惯量小，制造成本低。该类电机具备隐极性，其直轴电感值Ld大小接近交轴电感值Lq。在工业生产线、船舶以及汽轮机等恒功率运行要求不高的领域当中得到广泛运用。如图2.1所示。图2.1SPMSM的转子结构（2）内置式永磁同步电动机（Internalpermanentmagnetsynchronousmotor,IPMSM）IPMSM是将永磁体嵌入到转子铁芯内部，Lq会明显大于Ld，气隙较小，有较好的弱磁
第2章永磁同步电机数学模型与控制策略研究9图2.3三相ABC坐标系和两相αβ坐标系Park变换可以称为2s/2r变换，在两相静止坐标系下的电流响应结果与两相旋转坐标系下电流响应产生的结果存在对等关系。如图2.4所示，dq旋转坐标系以角速度ωm在静止坐标系上旋转，q的空间位置上超前d轴90°，其中位置夹角θ为d轴与两相静止坐标系下α轴机械角度。可得关系式iiiicossinsincosqd（2-2）为了得到IPark变换关系式，对上述矩阵进行逆运算可得qdcossinsin-cosiiii（2-3）图2.4两相静止αβ坐标系和两相旋转dq坐标系2.2.2永磁同步电机的数学模型考虑到永磁同步电机存在多种非线性因素（如温度效应，凸极效应以及电感饱和等），想建立精确的PMSM数学模型非常困难[46]。通常采用理想化方法简化模型参数，假设如下：1）三相全桥电路的各个元件均为理想元件；2）磁路线性，忽略磁路饱和效应；
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机无位置估计误差的滑模观测器无速度传感器控制方法[J]. 徐晨栋,尹泉,罗慧,夏阳,刘毅. 电机与控制应用. 2019(12)
[2]基于电压矢量注入的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测[J]. 李向舜,周贺,李启东,刘涛. 微电机. 2019(04)
[3]永磁同步电机无速度传感器控制技术综述[J]. 潘森林,高瑾. 微电机. 2018(03)
[4]基于虚拟脉振高频注入法的永磁电机初始位置检测[J]. 吕晓源,刘刚,毛琨,陈宝栋. 电工技术学报. 2017(23)
[5]无传感器永磁同步电机模型参考模糊自适应系统[J]. 赵换丽,王艳,许允之. 微特电机. 2017(09)
[6]PMSM-SVPWM与PMSM-SPWM矢量控制系统对比研究[J]. 蒋冬政,潘峥嵘,叶建中. 电子设计工程. 2017(05)
[7]基于分段PI调节器的模型参考自适应永磁同步电动机全转速范围无传感器控制[J]. 钟臻峰,金孟加,沈建新. 中国电机工程学报. 2018(04)
[8]浅析伺服电机在自动化系统中的应用[J]. 刘丹. 信息记录材料. 2016(04)
[9]基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究[J]. 王莉娜,郝强. 电气传动. 2015(06)
[10]一种增强可靠性的永磁同步电机初始角检测[J]. 黄科元,周李泽,周滔滔,黄守道. 电工技术学报. 2015(01)
博士论文
[1]永磁同步电动机无位置传感器控制与高性能运行策略的研究[D]. 孙伟.浙江大学 2017
[2]内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 张国强.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]宽速域永磁同步电机无传感器矢量控制研究[D]. 彭群.合肥工业大学 2019
[2]永磁同步电动机三矢量模型预测电流控制策略[D]. 王极兵.西安理工大学 2018
[3]基于智能控制的永磁同步电机系统研究[D]. 程飞.湖南大学 2018
[4]永磁同步电动机调速系统高性能控制策略研究[D]. 徐楠.中国矿业大学 2017
[5]永磁同步电机直接转矩控制策略的研究[D]. 李振博.太原科技大学 2017
[6]永磁同步电机无速度传感器复合控制[D]. 陈镁斌.杭州电子科技大学 2016
[7]基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机自适应转速控制研究[D]. 邵珠荣.大连海事大学 2016
[8]永磁同步电机矢量控制的实现[D]. 徐文伟.华南理工大学 2013
[9]永磁同步电动机矢量控制系统研究[D]. 邓文华.西南交通大学 2012
[10]永磁同步电机转子初始位置估计[D]. 胡任之.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3292718
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