无刷直流电机无位置传感器矢量控制技术研究
发布时间：2021-11-06 07:45
无刷直流电机（BLDCM）具有结构简单、效率高、可靠性好等优点,在工业和商业等领域得到了广泛的应用。无刷直流电机常采用方波控制方式,但是该方式存在转矩脉动大,运行噪声大的不足。对于采用分数槽绕组结构而使得反电势呈现正弦波的无刷直流电机,可利用矢量控制进行控制,提高系统性能。对此,本文研究无刷直流电机无传感器矢量控制方式,主要研究内容如下:（1）根据对矢量控制和无刷直流电机的分析,建立了矢量控制条件下的无刷直流电机数学模型,以及对常见的几种控制策略分析比较,结合实际情况,选择di=0的矢量控制策略。（2）对无刷直流电机零/低速条件下的初始位置检测方法和起动方法进行了分析研究。分析比较了预定位法、等宽电压脉冲注入法和脉振高频注入法的优缺点,结合实际控制系统要求,选择等宽电压脉冲注入法作为转子的初始检测方法。同时对I-F单电流环的起动方法进行了详细的原理分析,并在物理实验平台中进行了验证。（3）在对滑模观测器的原理和抖振问题出现的原因研究的基础上,对传统滑模观测器进行了改进。新方案采用改进sigmoid函数代替传统的开关函数,并由锁相环结构提取转子位置和速度信息,并与传统的滑模观测器进行了M...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLDCM基本矢量控制系统组成结构
（a）表贴式 （b）内插式 （c）内埋式2）转子位置和速度检测常用的位置传感器有霍尔开关位置传感器、光电编码器和旋转变压器等。霍尔效应置传感器具有精度低，体积小、价格低、易于安装的特点，广泛应用于对控制要求较低成本要求低的民用场合。光电编码器的估计精度较高，相应的价格也高，无需复杂的电设计，多用在伺服系统、机器人驱动控制等对位置要求准确，控制性能要求较高的工业域。旋转变压器属于一种精密角度、速度、位置检测的电磁式装置，其体积大、成本高精度高、需要额外的高频激磁电源和解码电路，多应用于环境恶劣的工作场合。在无位置传感器的矢量控制中，关键问题是如何根据电机的电压、电流、电机参数电机本身的饱和性凸极效应等估算出电机在静止和运行状态下的位置和速度信息。目前位置传感器矢量控制位置估算方法，依据电机运行速度范围主要分为两类：利用电机的构凸极效应，主要有高频旋转电压法、高频脉振注入法等，该类方法可适用于速度变化围较大场合，并且在较低速状态下能够获得较好的控制性能，但存在高频噪声的问题，适用于内埋式电机，该方法对控制器的要求较高，实现起来比较复杂；从电机反电动势图 1. 2 无刷直流电机永磁体安装结构示意图
BLDCM 在矢量控制条件下的数学模型以及矢及低速状态下实现电机可靠起动的 I-F 起动方系统。在仿真实验中重点分析对比了传统滑模现象、转子位置和速度的估计方面的问题，并学模型及矢量控制原理转坐标系数学模型弦波的无刷直流电机中，定子和转子之间电磁合分析较难实现。为对 BLDCM 控制分析，需和涡流影响，视电机磁路是线性的，转子和永，采用星形结构，各绕组轴线在空间上互差 12弦规律变化，定子电流在气隙中只产生正弦分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器I/F起动方法[J]. 肖烨然,刘刚,宋欣达,崔臣君,孙庆文. 电力自动化设备. 2015(08)
[2]基于高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器技术研究[J]. 陈长凯,曾祥君. 电气传动自动化. 2015(04)
[3]改进的永磁同步电机无传感器快速启动方法[J]. 王力,黄科元,黄守道,罗婉韵. 电力电子技术. 2015(07)
[4]一种新型永磁同步电机滑模观测器设计方法[J]. 李明,程启明,陈根,王鹤霖,邓亮. 电机与控制应用. 2015(06)
[5]基于滑模观测器的交流伺服电机无传感器控制[J]. 郭超伟,高艳霞,张曲遥,宋文祥. 电机与控制应用. 2015(04)
[6]永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器[J]. 陆婋泉,林鹤云,冯奕,韩俊林. 电工技术学报. 2015(02)
[7]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)
[8]PMSM无传感器初始位置检测及低速运行研究[J]. 王莉娜,郝强. 电子技术. 2014(10)
[9]永磁同步电机转子初始位置的静止型估计[J]. 黄招彬,游林儒,赵朋成. 电机与控制学报. 2014(07)
[10]高频注入PMSM无位置传感器位置观测器设计[J]. 林环城,王志新. 电机与控制应用. 2014(04)
博士论文
[1]永磁无刷直流电机系统转矩波动抑制与调制策略研究[D]. 肖有文.天津大学 2014
[2]无刷直流电机换相转矩波动抑制与无位置传感器控制研究[D]. 王迎发.天津大学 2012
[3]驱动空调压缩机的永磁同步电动机的控制技术研究[D]. 储剑波.南京航空航天大学 2010
[4]矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D]. 吴茂刚.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于改进型MRAS的永磁同步电机的转子速度辨识研究[D]. 郭兴.湖南大学 2013
[2]宽转速范围永磁同步电机的无位置传感器控制[D]. 赵承亮.南京航空航天大学 2013
[3]基于FPGA的两相步进电机细分驱动器设计[D]. 任勇.杭州电子科技大学 2011
[4]风机用外转子永磁无刷直流电机及其驱动系统的设计[D]. 徐长缨.山东大学 2007
本文编号：3479467
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLDCM基本矢量控制系统组成结构
（a）表贴式 （b）内插式 （c）内埋式2）转子位置和速度检测常用的位置传感器有霍尔开关位置传感器、光电编码器和旋转变压器等。霍尔效应置传感器具有精度低，体积小、价格低、易于安装的特点，广泛应用于对控制要求较低成本要求低的民用场合。光电编码器的估计精度较高，相应的价格也高，无需复杂的电设计，多用在伺服系统、机器人驱动控制等对位置要求准确，控制性能要求较高的工业域。旋转变压器属于一种精密角度、速度、位置检测的电磁式装置，其体积大、成本高精度高、需要额外的高频激磁电源和解码电路，多应用于环境恶劣的工作场合。在无位置传感器的矢量控制中，关键问题是如何根据电机的电压、电流、电机参数电机本身的饱和性凸极效应等估算出电机在静止和运行状态下的位置和速度信息。目前位置传感器矢量控制位置估算方法，依据电机运行速度范围主要分为两类：利用电机的构凸极效应，主要有高频旋转电压法、高频脉振注入法等，该类方法可适用于速度变化围较大场合，并且在较低速状态下能够获得较好的控制性能，但存在高频噪声的问题，适用于内埋式电机，该方法对控制器的要求较高，实现起来比较复杂；从电机反电动势图 1. 2 无刷直流电机永磁体安装结构示意图
BLDCM 在矢量控制条件下的数学模型以及矢及低速状态下实现电机可靠起动的 I-F 起动方系统。在仿真实验中重点分析对比了传统滑模现象、转子位置和速度的估计方面的问题，并学模型及矢量控制原理转坐标系数学模型弦波的无刷直流电机中，定子和转子之间电磁合分析较难实现。为对 BLDCM 控制分析，需和涡流影响，视电机磁路是线性的，转子和永，采用星形结构，各绕组轴线在空间上互差 12弦规律变化，定子电流在气隙中只产生正弦分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器I/F起动方法[J]. 肖烨然,刘刚,宋欣达,崔臣君,孙庆文. 电力自动化设备. 2015(08)
[2]基于高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器技术研究[J]. 陈长凯,曾祥君. 电气传动自动化. 2015(04)
[3]改进的永磁同步电机无传感器快速启动方法[J]. 王力,黄科元,黄守道,罗婉韵. 电力电子技术. 2015(07)
[4]一种新型永磁同步电机滑模观测器设计方法[J]. 李明,程启明,陈根,王鹤霖,邓亮. 电机与控制应用. 2015(06)
[5]基于滑模观测器的交流伺服电机无传感器控制[J]. 郭超伟,高艳霞,张曲遥,宋文祥. 电机与控制应用. 2015(04)
[6]永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器[J]. 陆婋泉,林鹤云,冯奕,韩俊林. 电工技术学报. 2015(02)
[7]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)
[8]PMSM无传感器初始位置检测及低速运行研究[J]. 王莉娜,郝强. 电子技术. 2014(10)
[9]永磁同步电机转子初始位置的静止型估计[J]. 黄招彬,游林儒,赵朋成. 电机与控制学报. 2014(07)
[10]高频注入PMSM无位置传感器位置观测器设计[J]. 林环城,王志新. 电机与控制应用. 2014(04)
博士论文
[1]永磁无刷直流电机系统转矩波动抑制与调制策略研究[D]. 肖有文.天津大学 2014
[2]无刷直流电机换相转矩波动抑制与无位置传感器控制研究[D]. 王迎发.天津大学 2012
[3]驱动空调压缩机的永磁同步电动机的控制技术研究[D]. 储剑波.南京航空航天大学 2010
[4]矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D]. 吴茂刚.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于改进型MRAS的永磁同步电机的转子速度辨识研究[D]. 郭兴.湖南大学 2013
[2]宽转速范围永磁同步电机的无位置传感器控制[D]. 赵承亮.南京航空航天大学 2013
[3]基于FPGA的两相步进电机细分驱动器设计[D]. 任勇.杭州电子科技大学 2011
[4]风机用外转子永磁无刷直流电机及其驱动系统的设计[D]. 徐长缨.山东大学 2007
本文编号：3479467
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