基于高频信号的永磁同步电机模型预测控制研究
发布时间：2021-12-29 04:09
近年来,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其结构简单、效率高、功率密度大等优点得到了广泛的应用,与此同时高性能的控制系统和无位置传感器控制技术得到了广泛的关注。有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)是基于电机数学模型的控制算法,与传统的PI控制相比具有动态响应快、超调小等优点,逐步应用于永磁同步电机的高性能控制场景中。同时FCS-MPC具有电流纹波即高频电流响应,从中可以提取出永磁同步电机的转子位置信息,用于设计无位置传感器控制算法。而表贴式永磁同步电机由于其结构特性,无位置传感器技术研究更加困难。本文基于表贴式永磁同步电机有限集模型预测电流控制,围绕高频电流响应研究无位置传感器控制技术。首先,阐述了课题研究背景及现状,介绍了永磁同步电机的基本结构、数学模型以及空间电压矢量的基本原理。其次,介绍了永磁同步电机的有限集模型预测电流控制,在分析其高频电流响应的基础上,采取了基于高频无功功率的无位置控制策略,来获取电机的位置信息。针对FCS-MP...
【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
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 模型预测控制研究现状
1.3 永磁同步电机无位置传感器技术研究现状
1.4 本文的主要内容
第二章 永磁同步电机的数学模型及其控制策略
2.1 引言
2.2 永磁同步电机的结构
2.3 永磁同步电机的数学模型
2.3.1 坐标变换
2.3.2 PMSM在各个坐标系下的数学模型
2.4 两电平逆变器及空间电压矢量分布
2.5 本章小结
第三章 永磁同步电机模型预测电流控制及无位置控制
3.1 引言
3.2 永磁同步电机有限集模型预测电流控制
3.3 基于FCS-MPC固有激励的无位置控制技术
3.3.1 永磁同步电机的饱和凸极性
3.3.2 FCS-MPC中的高频电流响应
3.3.3 基于高频无功功率的无位置控制算法
3.4 仿真验证
3.4.1 FCS-MPC仿真验证
3.4.2 FCS-MPC的高频电流响应仿真分析
3.4.3 基于高频无功功率的无位置控制算法仿真验证
3.5 本章小节
第四章 基于改进模型预测电流预测控制的无位置传感器控制
4.1 引言
4.2 永磁同步电机改进模型预测电流控制
4.2.1 NP-MPC的预测模型
4.2.2 等效电动势及等效电感在线计算
4.2.3 NP-MPC的实施过程
4.3 基于q轴电流预测误差的无位置控制算法
4.4 基于电感辨识的极性判断算法
4.5 仿真分析
4.5.1 NP-MPC仿真分析
4.5.2 无位置控制算法仿真
4.6 本章小结
第五章 永磁同步电机无位置传感器数字控制系统设计
5.1 引言
5.2 硬件平台设计
5.2.1 DSP核心控制板的设计
5.2.2 功率及驱动电路设计
5.2.3 采样调理电路
5.3 软件结构设计
5.3.1 主程序设计
5.3.2 PWM中断服务子程序
5.4 实验结果与分析
5.4.1 NP-MPC实验验证
5.4.2 初始位置检测和极性判断实验验证
5.4.3无位置控制算法闭环实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]内置式永磁同步电机无位置传感器自适应集总电动势模型预测控制 [J]. 陈卓易,邱建琪,金孟加. 电工技术学报. 2018(24)
[2]基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述 [J]. 李浩源,张兴,杨淑英,李二磊. 电工技术学报. 2018(12)
[3]具有参数鲁棒性的永磁同步电机改进型预测转矩控制 [J]. 周湛清,夏长亮,陈炜,王志强,史婷娜. 电工技术学报. 2018(05)
[4]永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述 [J]. 刘计龙,肖飞,沈洋,麦志勤,李超然. 电工技术学报. 2017(16)
[5]基于改进广义预测控制算法的无刷直流电机控制仿真 [J]. 张帆,张向文. 信息与控制. 2017(03)
[6]采用免疫高频脉动信号注入的PMSM转速辨识方法 [J]. 尹忠刚,张彦平,张延庆,刘静,孙向东. 电工技术学报. 2016(S2)
[7]基于快速矢量选择的永磁同步电机模型预测控制 [J]. 张永昌,杨海涛,魏香龙. 电工技术学报. 2016(06)
[8]《中国制造2025》:我国电机行业发展现状分析与发展方向 [J]. 王琨. 电器工业. 2015(10)
[9]基于滑模变结构模型参考自适应的电气无级变速器无传感器控制 [J]. 朱瑛,程明,花为,张邦富,王伟. 电工技术学报. 2015(02)
[10]永磁同步电机的模型预测电流控制器研究 [J]. 王东文,李崇坚,吴尧,佟宁泽. 电工技术学报. 2014(S1)
博士论文
[1]永磁同步电机无位置传感器运行控制技术研究[D]. 李冉.浙江大学. 2012
[2]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
硕士论文
[1]低速下永磁同步电机无位置传感器技术研究[D]. 何洋.南京航空航天大学. 2018
[2]基于扩展卡尔曼滤波无位置传感器永磁同步电机控制系统的研究[D]. 李跃.深圳大学. 2017
[3]永磁同步电机无差拍控制技术研究[D]. 谢晓峰.北方工业大学. 2017
[4]基于脉振高频电压注入PMSM无位置传感器研究[D]. 曹广超.南京航空航天大学. 2017
[5]永磁同步电机无位置传感器矢量控制的研究[D]. 吴凯宏.南京航空航天大学. 2014
[6]永磁同步电机的模型预测控制研究[D]. 高丽媛.浙江大学. 2013
[7]永磁同步电机的矢量控制系统[D]. 汤新舟.浙江大学. 2005
本文编号：3555372
【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
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 模型预测控制研究现状
1.3 永磁同步电机无位置传感器技术研究现状
1.4 本文的主要内容
第二章 永磁同步电机的数学模型及其控制策略
2.1 引言
2.2 永磁同步电机的结构
2.3 永磁同步电机的数学模型
2.3.1 坐标变换
2.3.2 PMSM在各个坐标系下的数学模型
2.4 两电平逆变器及空间电压矢量分布
2.5 本章小结
第三章 永磁同步电机模型预测电流控制及无位置控制
3.1 引言
3.2 永磁同步电机有限集模型预测电流控制
3.3 基于FCS-MPC固有激励的无位置控制技术
3.3.1 永磁同步电机的饱和凸极性
3.3.2 FCS-MPC中的高频电流响应
3.3.3 基于高频无功功率的无位置控制算法
3.4 仿真验证
3.4.1 FCS-MPC仿真验证
3.4.2 FCS-MPC的高频电流响应仿真分析
3.4.3 基于高频无功功率的无位置控制算法仿真验证
3.5 本章小节
第四章 基于改进模型预测电流预测控制的无位置传感器控制
4.1 引言
4.2 永磁同步电机改进模型预测电流控制
4.2.1 NP-MPC的预测模型
4.2.2 等效电动势及等效电感在线计算
4.2.3 NP-MPC的实施过程
4.3 基于q轴电流预测误差的无位置控制算法
4.4 基于电感辨识的极性判断算法
4.5 仿真分析
4.5.1 NP-MPC仿真分析
4.5.2 无位置控制算法仿真
4.6 本章小结
第五章 永磁同步电机无位置传感器数字控制系统设计
5.1 引言
5.2 硬件平台设计
5.2.1 DSP核心控制板的设计
5.2.2 功率及驱动电路设计
5.2.3 采样调理电路
5.3 软件结构设计
5.3.1 主程序设计
5.3.2 PWM中断服务子程序
5.4 实验结果与分析
5.4.1 NP-MPC实验验证
5.4.2 初始位置检测和极性判断实验验证
5.4.3无位置控制算法闭环实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]内置式永磁同步电机无位置传感器自适应集总电动势模型预测控制 [J]. 陈卓易,邱建琪,金孟加. 电工技术学报. 2018(24)
[2]基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述 [J]. 李浩源,张兴,杨淑英,李二磊. 电工技术学报. 2018(12)
[3]具有参数鲁棒性的永磁同步电机改进型预测转矩控制 [J]. 周湛清,夏长亮,陈炜,王志强,史婷娜. 电工技术学报. 2018(05)
[4]永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述 [J]. 刘计龙,肖飞,沈洋,麦志勤,李超然. 电工技术学报. 2017(16)
[5]基于改进广义预测控制算法的无刷直流电机控制仿真 [J]. 张帆,张向文. 信息与控制. 2017(03)
[6]采用免疫高频脉动信号注入的PMSM转速辨识方法 [J]. 尹忠刚,张彦平,张延庆,刘静,孙向东. 电工技术学报. 2016(S2)
[7]基于快速矢量选择的永磁同步电机模型预测控制 [J]. 张永昌,杨海涛,魏香龙. 电工技术学报. 2016(06)
[8]《中国制造2025》:我国电机行业发展现状分析与发展方向 [J]. 王琨. 电器工业. 2015(10)
[9]基于滑模变结构模型参考自适应的电气无级变速器无传感器控制 [J]. 朱瑛,程明,花为,张邦富,王伟. 电工技术学报. 2015(02)
[10]永磁同步电机的模型预测电流控制器研究 [J]. 王东文,李崇坚,吴尧,佟宁泽. 电工技术学报. 2014(S1)
博士论文
[1]永磁同步电机无位置传感器运行控制技术研究[D]. 李冉.浙江大学. 2012
[2]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
硕士论文
[1]低速下永磁同步电机无位置传感器技术研究[D]. 何洋.南京航空航天大学. 2018
[2]基于扩展卡尔曼滤波无位置传感器永磁同步电机控制系统的研究[D]. 李跃.深圳大学. 2017
[3]永磁同步电机无差拍控制技术研究[D]. 谢晓峰.北方工业大学. 2017
[4]基于脉振高频电压注入PMSM无位置传感器研究[D]. 曹广超.南京航空航天大学. 2017
[5]永磁同步电机无位置传感器矢量控制的研究[D]. 吴凯宏.南京航空航天大学. 2014
[6]永磁同步电机的模型预测控制研究[D]. 高丽媛.浙江大学. 2013
[7]永磁同步电机的矢量控制系统[D]. 汤新舟.浙江大学. 2005
本文编号：3555372
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3555372.html
