五相永磁同步电机无传感器控制技术研究
发布时间：2021-08-09 06:08
五相永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）具有容错性能优良、转矩脉动小和功率密度高等特点,广泛应用于电船推进、轨道牵引和航空航天等可靠性要求较高的场合。在某些极端环境下,位置传感器的使用会造成系统的可靠性下降,无位置传感器控制可以作为系统的备份控制方案,因此本文对五相PMSM全速域无位置传感器控制技术展开了研究。包括低速运行状态下基于高频电压注入法的转子位置辨识技术研究、中高速运行状态下基于滑模观测器（Sliding Mode Observer,SMO）的转子位置辨识技术研究、转子初始位置检测方法研究以及全速域运行控制方法的研究。首先,利用绕组函数法,推导出五相PMSM的电感矩阵,进而推导出其在自然坐标系和旋转坐标系下的数学模型。以旋转坐标系下的数学模型为基础,对改进的最近四矢量脉宽调制算法进行了研究,仿真表明该算法能够抑制谐波电压并提高调制范围,以此为基础设计了矢量解耦双闭环控制系统,仿真验证了控制系统的有效性。其次,对基于高频旋转电压注入法的磁极位置检测方法展开研究。基于五相PMSM数学模型,推导出高频电压注入下的定子电流模型...
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五相永磁同步电机A相反电势波形
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-24-率要尽可能的高；(4)尽量减少相电压不必要的谐波含量。以第一扇区为例，按照上述原则生成的PWM如图2-9所示。40T21T24T22T23T40T40T23T22T24T21T40TsT图2-9改进的最近四矢量调制法第一扇区开关信号对改进的最近四矢量法进行了仿真验证，如图2-10和图2-11所示，输出电压进行了标幺化处理。输出极电压为马鞍形波。在正弦调制区内相电压为标准正弦，随着调制比的增大，在非正弦调制区内，正弦电压中引入了少量谐波，主要是三次谐波和七次谐波。静止坐标系下的电压矢量李萨如图如图2-12所示。在正弦调制区内，基波子空间的电压矢量轨迹为一个圆，谐波电压矢量轨迹为位于圆心的一点，说明谐波电压矢量为零；在非正弦区内，谐波子空间的电压矢量轨迹相同，随着调制比的增大，其幅值也增大，说明谐波含量增加。图2-10正弦调制区A相输出电压和相电压频谱
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-25-图2-11非正弦调制区A相输出电压和相电压频谱βαβαβα图2-12静止坐标系下的电压矢量李萨如图2.3.3五相PMSM矢量控制系统本文采用id1=id3=0的控制策略，同时三次谐波电流注入率也为零，即iq3=0。由于电机气隙磁场含有三次谐波分量，因此需要分别对基波子空间和谐波子空间的交直轴电流进行控制，以获得较为良好的调速性能，同时通过对iq1的控制对电机的电磁转矩进行调节。控制框图如图2-13所示。为了使仿真结果更加接近实际，电机参数采用实际电机参数，见表5-1。d/dtrefωmωmθ*q1i0*d1i=0*d3i=0*q3i=q1ud1ud3uq3uβ1uα3uβ3uBiCiDiEiq1id1iq3id3iα1u3311qdqd3311βαβα3311qdqdABCDE
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降低噪声的高频方波注入PMSM无传感器控制[J]. 刘琳,崔巍. 微电机. 2019(04)
[2]系统H∞范数计算:Lyapunov函数的直接优化方法[J]. 刘秀翀,王占山. 自动化学报. 2019(08)
[3]基于虚拟绕组和全阶观测器的五相感应电机无速度传感器容错控制策略[J]. 彭忠,郑泽东,刘自程,王奎,李永东. 电工技术学报. 2018(21)
[4]五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰,周长攀. 中国电机工程学报. 2017(19)
[5]带离线参数辨识的降阶观测器PMSM无位置传感器控制[J]. 李旭春,王倩,马少康. 电机与控制学报. 2017(01)
[6]带转子参数辩识的五相感应电动机无速度传感器控制策略研究[J]. 孔武斌,黄进,曲荣海,康敏,李健. 中国电机工程学报. 2016(02)
[7]基于磁饱和效应的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法[J]. 田兵,安群涛,孙东阳,孙力,赵克. 电工技术学报. 2016(01)
[8]无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制[J]. 孔武斌,黄进,李炳楠,康敏,赵力航. 中国电机工程学报. 2014(06)
[9]基于高频信号注入的IPMSM无位置传感器控制策略[J]. 王高林,杨荣峰,李刚,于泳,徐殿国. 电工技术学报. 2012(11)
[10]非正弦供电十五相感应电机谐波电压确定[J]. 王东,吴新振,郭云珺,陈俊全. 中国电机工程学报. 2012(24)
博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动系统容错控制技术研究[D]. 田兵.哈尔滨工业大学 2018
[2]全速度范围SPMSM无传感器转子位置检测及其矢量控制[D]. 刘小斌.东北石油大学 2016
[3]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[4]无传感器内嵌式永磁同步电机转子磁极位置检测技术研究[D]. 刘家曦.哈尔滨工业大学 2010
[5]基于磁链观测器的永磁同步电动机无传感器控制技术研究[D]. 苏健勇.哈尔滨工业大学 2009
[6]基于高频信号注入的永磁同步电动机无位置传感器控制[D]. 王丽梅.沈阳工业大学 2005
硕士论文
[1]双三相永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 张烨璐.浙江大学 2019
[2]低速直驱永磁同步电机无位置传感器矢量控制研究[D]. 邓艳楠.沈阳工业大学 2019
[3]基于高频注入位置辨识法的五相永磁同步电机控制技术[D]. 葛蔷.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于高频注入法的电梯曳引机转子位置估算的研究[D]. 杨波.沈阳工业大学 2010
本文编号：3331527
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五相永磁同步电机A相反电势波形
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-24-率要尽可能的高；(4)尽量减少相电压不必要的谐波含量。以第一扇区为例，按照上述原则生成的PWM如图2-9所示。40T21T24T22T23T40T40T23T22T24T21T40TsT图2-9改进的最近四矢量调制法第一扇区开关信号对改进的最近四矢量法进行了仿真验证，如图2-10和图2-11所示，输出电压进行了标幺化处理。输出极电压为马鞍形波。在正弦调制区内相电压为标准正弦，随着调制比的增大，在非正弦调制区内，正弦电压中引入了少量谐波，主要是三次谐波和七次谐波。静止坐标系下的电压矢量李萨如图如图2-12所示。在正弦调制区内，基波子空间的电压矢量轨迹为一个圆，谐波电压矢量轨迹为位于圆心的一点，说明谐波电压矢量为零；在非正弦区内，谐波子空间的电压矢量轨迹相同，随着调制比的增大，其幅值也增大，说明谐波含量增加。图2-10正弦调制区A相输出电压和相电压频谱
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-25-图2-11非正弦调制区A相输出电压和相电压频谱βαβαβα图2-12静止坐标系下的电压矢量李萨如图2.3.3五相PMSM矢量控制系统本文采用id1=id3=0的控制策略，同时三次谐波电流注入率也为零，即iq3=0。由于电机气隙磁场含有三次谐波分量，因此需要分别对基波子空间和谐波子空间的交直轴电流进行控制，以获得较为良好的调速性能，同时通过对iq1的控制对电机的电磁转矩进行调节。控制框图如图2-13所示。为了使仿真结果更加接近实际，电机参数采用实际电机参数，见表5-1。d/dtrefωmωmθ*q1i0*d1i=0*d3i=0*q3i=q1ud1ud3uq3uβ1uα3uβ3uBiCiDiEiq1id1iq3id3iα1u3311qdqd3311βαβα3311qdqdABCDE
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降低噪声的高频方波注入PMSM无传感器控制[J]. 刘琳,崔巍. 微电机. 2019(04)
[2]系统H∞范数计算:Lyapunov函数的直接优化方法[J]. 刘秀翀,王占山. 自动化学报. 2019(08)
[3]基于虚拟绕组和全阶观测器的五相感应电机无速度传感器容错控制策略[J]. 彭忠,郑泽东,刘自程,王奎,李永东. 电工技术学报. 2018(21)
[4]五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰,周长攀. 中国电机工程学报. 2017(19)
[5]带离线参数辨识的降阶观测器PMSM无位置传感器控制[J]. 李旭春,王倩,马少康. 电机与控制学报. 2017(01)
[6]带转子参数辩识的五相感应电动机无速度传感器控制策略研究[J]. 孔武斌,黄进,曲荣海,康敏,李健. 中国电机工程学报. 2016(02)
[7]基于磁饱和效应的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法[J]. 田兵,安群涛,孙东阳,孙力,赵克. 电工技术学报. 2016(01)
[8]无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制[J]. 孔武斌,黄进,李炳楠,康敏,赵力航. 中国电机工程学报. 2014(06)
[9]基于高频信号注入的IPMSM无位置传感器控制策略[J]. 王高林,杨荣峰,李刚,于泳,徐殿国. 电工技术学报. 2012(11)
[10]非正弦供电十五相感应电机谐波电压确定[J]. 王东,吴新振,郭云珺,陈俊全. 中国电机工程学报. 2012(24)
博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动系统容错控制技术研究[D]. 田兵.哈尔滨工业大学 2018
[2]全速度范围SPMSM无传感器转子位置检测及其矢量控制[D]. 刘小斌.东北石油大学 2016
[3]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[4]无传感器内嵌式永磁同步电机转子磁极位置检测技术研究[D]. 刘家曦.哈尔滨工业大学 2010
[5]基于磁链观测器的永磁同步电动机无传感器控制技术研究[D]. 苏健勇.哈尔滨工业大学 2009
[6]基于高频信号注入的永磁同步电动机无位置传感器控制[D]. 王丽梅.沈阳工业大学 2005
硕士论文
[1]双三相永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 张烨璐.浙江大学 2019
[2]低速直驱永磁同步电机无位置传感器矢量控制研究[D]. 邓艳楠.沈阳工业大学 2019
[3]基于高频注入位置辨识法的五相永磁同步电机控制技术[D]. 葛蔷.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于高频注入法的电梯曳引机转子位置估算的研究[D]. 杨波.沈阳工业大学 2010
本文编号：3331527
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