基于死区补偿的PMSM无传感器控制系统研究
发布时间：2021-11-18 13:42
目前新能源电动汽车的技术发展越来越受到人们的重视,在其核心的电控技术中,大方面的各类控制算法,以及甚至很多小方面的细节处的性能优化中,都存在着一些问题,如果不加以处理,可能在某些情况下出现严重的后果。本文就无位置和死区影响这两处进行说明。源于成本控制和为了适应恶劣实际工况的需求,无位置传感器控制的电机算法被提出并加以发展。本文分析两种典型的无传感器控制方案的数学实现。并将其作为设计方案的依据。在实际的PWM逆变器应用中,为避免某相桥臂两个功率器件同时开通而短路,且损坏器件,需要在两个器件中按照特定方式添加一段延迟时间,即死区时间。死区效应除了基波和谐波对系统电压,电流和转矩等量有影响外,还造成了零电流钳位问题的出现,这就加重了电流的畸变,并且让依赖于电流极性检测的传统补偿方案的效果出现很大偏差。针对以上问题,本文借助simulink软件,构造了实验平台。然后分别测得了有无死区时间和在几种不同死区时间下的电机相关量的波形,验证了文章中死区效应对电机控制系统的影响的理论分析。并设计合适的基于观测器技术的理论方案,并对补偿算法进行仿真。仿真结果表明本文所提出的方法改善了死区效应所造成的零电流...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零电流钳位现象示意图
第四章死区补偿方案及仿真36第四章死区补偿方案及仿真4.1死区补偿方案考虑了前文所提出的种种方法，一般为了避免电流的方向检测带来较大误差，还有为了不增加额外的硬件，多采用扰动观测器的方法实时在线地观测出死区的误差电压。然而因为零电流钳位现象的产生的电压误差，若仅仅依靠对死区电压误差进行幅度补偿，可能会忽视电流钳位所造成的相位的影响，还应该考虑减小钳位的存在时间，此外也考虑了观测器法本身也会有些误差电压。一般可以采取线性补偿[27]来进行辅助修正。此方法依赖于电流夹断区间的设定，在一定程度上减小了零电流钳位的畸变，但从补偿的效果来看，还会剩余一部分的钳位状态，此外例如当电流由负变为正时，从下图的曲线[27]来看，钳位区域左端点前的小段区域斜率太过平缓，钳位区域右端点后的小段区域斜率又太过陡峭，波形在这附近的正弦度不够，曲线过渡还不够平滑。图4.1补偿后的零电流钳位局部图故而本文在线性补偿的基础上，为了让波形更加平滑，将线性补偿的补偿增益调节成了正切函数形式的补偿增益。原理见下图4.2所示，其中纵轴为补偿的增益K电流的夹断区间为[-i,+i],这样分别在钳位区域的左右侧调节补偿值的增长斜率，左边更陡峭些，相应的电流增加也更快些，电流没过0前，稍大的正向
第四章死区补偿方案及仿真42注：上图中三相电流的单位均为iabc/A图4.3不加死区时的三相电流图4.4不加死区时的转速波形可以看出在此时的策略下，没有加入死区时间时系统的相电流比较平滑，转速在双闭环控制下，也能达到额定转速1000r·min-1，在0.8s时的突增的负载扰动效应也得到处理。接着选取电机在稳态转速200r·min-1、600r·min-1、1000r·min-1下加上死区效应的效果。取死区时间为4us。
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁电机无位置传感器控制死区补偿策略[J]. 杨阳,王庆年,龚依民,刘春苹. 电机与控制学报. 2017(04)
[2]基于死区补偿的PMSM无传感器矢量控制方法[J]. 杨立永,翟飞,陈智刚. 电气传动. 2015(12)
[3]基于模糊控制零电流钳位逆变器死区补偿[J]. 刘栋良,武瑞斌,张遥,王家军. 电工技术学报. 2011(08)
[4]一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略[J]. 周华伟,温旭辉,赵峰,张剑,郭新华. 中国电机工程学报. 2011(24)
[5]考虑零电流嵌位的永磁同步电机死区效应补偿方法[J]. 潘海鸿,陈斌,陈琳,封华. 电机与控制应用. 2010(10)
[6]基于锁相环的空调直流压缩机矢量控制系统[J]. 孙承波,宋丹,陈国呈,吴春华. 电工技术学报. 2009(04)
[7]一种补偿PWM逆变器死区效应的新方法[J]. 刘亮,邓名高. 电力电子技术. 2005(06)
[8]逆变器死区时间对异步电机转矩脉动影响及削弱办法[J]. 孙昌志,李红梅,陈治飞. 沈阳工业大学学报. 2003(01)
[9]基于自适应模糊逻辑的死区补偿控制研究[J]. 汤霞清,侯朝桢. 计算机自动测量与控制. 2002(03)
[10]PWM 逆变器死区解耦控制方法的研究[J]. 薛向党,李国民,夏长亮,陈益广. 电力电子技术. 1998(02)
硕士论文
[1]具有死区补偿的永磁同步电机矢量控制系统[D]. 马正男.哈尔滨理工大学 2019
[2]基于Linux的示波器软件设计[D]. 史军亭.电子科技大学 2016
[3]永磁同步电机系统的SVPWM死区补偿与无速度传感器控制研究[D]. 石劼.东南大学 2015
[4]逆变器死区效应机理和典型补偿方法的研究[D]. 陈惠荣.天津大学 2007
本文编号：3503001
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零电流钳位现象示意图
第四章死区补偿方案及仿真36第四章死区补偿方案及仿真4.1死区补偿方案考虑了前文所提出的种种方法，一般为了避免电流的方向检测带来较大误差，还有为了不增加额外的硬件，多采用扰动观测器的方法实时在线地观测出死区的误差电压。然而因为零电流钳位现象的产生的电压误差，若仅仅依靠对死区电压误差进行幅度补偿，可能会忽视电流钳位所造成的相位的影响，还应该考虑减小钳位的存在时间，此外也考虑了观测器法本身也会有些误差电压。一般可以采取线性补偿[27]来进行辅助修正。此方法依赖于电流夹断区间的设定，在一定程度上减小了零电流钳位的畸变，但从补偿的效果来看，还会剩余一部分的钳位状态，此外例如当电流由负变为正时，从下图的曲线[27]来看，钳位区域左端点前的小段区域斜率太过平缓，钳位区域右端点后的小段区域斜率又太过陡峭，波形在这附近的正弦度不够，曲线过渡还不够平滑。图4.1补偿后的零电流钳位局部图故而本文在线性补偿的基础上，为了让波形更加平滑，将线性补偿的补偿增益调节成了正切函数形式的补偿增益。原理见下图4.2所示，其中纵轴为补偿的增益K电流的夹断区间为[-i,+i],这样分别在钳位区域的左右侧调节补偿值的增长斜率，左边更陡峭些，相应的电流增加也更快些，电流没过0前，稍大的正向
第四章死区补偿方案及仿真42注：上图中三相电流的单位均为iabc/A图4.3不加死区时的三相电流图4.4不加死区时的转速波形可以看出在此时的策略下，没有加入死区时间时系统的相电流比较平滑，转速在双闭环控制下，也能达到额定转速1000r·min-1，在0.8s时的突增的负载扰动效应也得到处理。接着选取电机在稳态转速200r·min-1、600r·min-1、1000r·min-1下加上死区效应的效果。取死区时间为4us。
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁电机无位置传感器控制死区补偿策略[J]. 杨阳,王庆年,龚依民,刘春苹. 电机与控制学报. 2017(04)
[2]基于死区补偿的PMSM无传感器矢量控制方法[J]. 杨立永,翟飞,陈智刚. 电气传动. 2015(12)
[3]基于模糊控制零电流钳位逆变器死区补偿[J]. 刘栋良,武瑞斌,张遥,王家军. 电工技术学报. 2011(08)
[4]一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略[J]. 周华伟,温旭辉,赵峰,张剑,郭新华. 中国电机工程学报. 2011(24)
[5]考虑零电流嵌位的永磁同步电机死区效应补偿方法[J]. 潘海鸿,陈斌,陈琳,封华. 电机与控制应用. 2010(10)
[6]基于锁相环的空调直流压缩机矢量控制系统[J]. 孙承波,宋丹,陈国呈,吴春华. 电工技术学报. 2009(04)
[7]一种补偿PWM逆变器死区效应的新方法[J]. 刘亮,邓名高. 电力电子技术. 2005(06)
[8]逆变器死区时间对异步电机转矩脉动影响及削弱办法[J]. 孙昌志,李红梅,陈治飞. 沈阳工业大学学报. 2003(01)
[9]基于自适应模糊逻辑的死区补偿控制研究[J]. 汤霞清,侯朝桢. 计算机自动测量与控制. 2002(03)
[10]PWM 逆变器死区解耦控制方法的研究[J]. 薛向党,李国民,夏长亮,陈益广. 电力电子技术. 1998(02)
硕士论文
[1]具有死区补偿的永磁同步电机矢量控制系统[D]. 马正男.哈尔滨理工大学 2019
[2]基于Linux的示波器软件设计[D]. 史军亭.电子科技大学 2016
[3]永磁同步电机系统的SVPWM死区补偿与无速度传感器控制研究[D]. 石劼.东南大学 2015
[4]逆变器死区效应机理和典型补偿方法的研究[D]. 陈惠荣.天津大学 2007
本文编号：3503001
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