高性能无位置传感器永磁同步电动机控制研究
发布时间：2022-12-04 10:55
永磁同步电动机调速系统正在获得广泛的应用。处于过调制运行状态下的电机调速系统由于输出电压较大,因而会较易形成电压饱和,进而导致震荡电流响应,降低控制系统响应的速度;谐波成分的干扰作为影响过调制运行范围下永磁同步电动机控制系统的主要问题之一,将直接影响转子位置信息的估计精度,在采用无位置传感器控制系统的情况下,位置信息的估算误差将直接影响系统的动态稳定。提出了一种在无位置传感器控制中,逆变器过调制情况下依旧能够维持输出幅值不变的控制方法,改善了逆变器在过调制情况下的输出特性。该方法采用d轴电压优先的控制策略,使用幅值补偿的手段,输出一种幅值不变且相角偏差很小的逆变器调制给定信号,保证了在过调制情况下逆变器输出电压的最小损耗,满足了逆变器在过调制区域下良好的运行条件。提出了一种能够避免在过调制情况下产生电压饱和问题的基于谐波成分补偿的抗饱和无位置传感器控制系统。该系统基于所提出的d轴优先控制算法,与仅考虑谐波成分补偿问题的永磁同步电动机调速系统相比,能够使系统输出一个临界于输出电压饱和限制值的信息,充分利用逆变器的自身容量实现了更为高效的速度响应。该系统在同时避免了谐波成分与电压饱和问题对...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 永磁同步电动机控制的研究与发展状况
1.2.1 永磁同步电动机的分类与构造
1.2.2 永磁同步电动机过调制运行的研究现状
1.2.3 永磁同步电动机无位置传感器控制系统的研究现状
1.3 本论文主要工作内容与创新点
1.4 本论文的结构框架
2.永磁同步电动机控制的基础理论
2.1 永磁同步电动机的数学模型及坐标变换
2.1.1 永磁同步电动机的数学模型
2.1.2 uvw坐标系与α-β坐标系间的变换原则
2.1.3 α-β坐标系与d-q坐标系间的变换原则
2.2 永磁同步电动机的矢量控制策略
2.3 三相电压源逆变器PWM技术的实现
2.3.1 SVPWM算法
2.3.2 SPWM算法
2.4 本章小结
3.逆变器过调制无位置传感器IPMSM控制系统的设计
3.1 运行于过调制区域下的电流控制系统的扰动
3.2 运行于过调制区域下的电流控制系统的设计
3.2.1 逆变器模型
3.2.2 谐波电流估计器模型
3.3 考虑电压饱和的优先d轴电压过调制速度控制系统
3.4 本章小结
4.基于扩展反电动势状态观测器的位置估计系统的设计
4.1 扩展反电动势法
4.2 基于扩展反电动势法的状态观测器的建立
4.3 本章小结
5.逆变器过调制无位置传感器IPMSM控制系统仿真研究
5.1 SPWM逆变器过调制输出的永磁同步电动机控制系统
5.2 逆变器过调制无位置传感器IPMSM位置估计系统的仿真研究
5.3 本章小结
6.总结与展望
6.1 总结
6.2 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双频矢量调制的五相永磁同步电机四维电流控制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰. 中国电机工程学报. 2019(10)
[2]基于改进型扰动观测器的IPMSM无传感器控制[J]. 周静,杨振强,王继超. 微特电机. 2018(07)
[3]永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行[J]. 魏海峰,韦汉培,张懿,戴阳. 电机与控制学报. 2018(08)
[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]宇航应用永磁同步电机矢量控制驱动电路设计[J]. 蒋范明,陈伟. 电力电子技术. 2017(06)
[6]矩阵变换器间接空间矢量逆变级过调制策略优化设计[J]. 张晓锋,夏益辉,乔鸣忠,杜承东,朱鹏,魏永清. 电力自动化设备. 2016(02)
[7]一种SVPWM过调制算法及其在两电平逆变器中的应用[J]. 吴晓新,柳巍,阮毅,张笠君. 电机与控制学报. 2015(01)
[8]永磁同步电机直接转矩控制高速运行范围拓宽[J]. 林斌,孙丹,贺益康. 电机与控制学报. 2014(09)
[9]永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法[J]. 王莉娜,朱鸿悦,杨宗军. 电工技术学报. 2014(05)
[10]浅析永磁同步电动机的结构及特点[J]. 郑严. 黑龙江科技信息. 2014(13)
硕士论文
[1]永磁同步电机转矩脉动抑制重复控制系统[D]. 孟繁思.辽宁科技大学 2015
[2]PWM过调制技术在电动汽车用永磁同步电机控制中的应用[D]. 梁振鸿.中国科学院研究生院（电工研究所） 2002
本文编号：3708121
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 永磁同步电动机控制的研究与发展状况
1.2.1 永磁同步电动机的分类与构造
1.2.2 永磁同步电动机过调制运行的研究现状
1.2.3 永磁同步电动机无位置传感器控制系统的研究现状
1.3 本论文主要工作内容与创新点
1.4 本论文的结构框架
2.永磁同步电动机控制的基础理论
2.1 永磁同步电动机的数学模型及坐标变换
2.1.1 永磁同步电动机的数学模型
2.1.2 uvw坐标系与α-β坐标系间的变换原则
2.1.3 α-β坐标系与d-q坐标系间的变换原则
2.2 永磁同步电动机的矢量控制策略
2.3 三相电压源逆变器PWM技术的实现
2.3.1 SVPWM算法
2.3.2 SPWM算法
2.4 本章小结
3.逆变器过调制无位置传感器IPMSM控制系统的设计
3.1 运行于过调制区域下的电流控制系统的扰动
3.2 运行于过调制区域下的电流控制系统的设计
3.2.1 逆变器模型
3.2.2 谐波电流估计器模型
3.3 考虑电压饱和的优先d轴电压过调制速度控制系统
3.4 本章小结
4.基于扩展反电动势状态观测器的位置估计系统的设计
4.1 扩展反电动势法
4.2 基于扩展反电动势法的状态观测器的建立
4.3 本章小结
5.逆变器过调制无位置传感器IPMSM控制系统仿真研究
5.1 SPWM逆变器过调制输出的永磁同步电动机控制系统
5.2 逆变器过调制无位置传感器IPMSM位置估计系统的仿真研究
5.3 本章小结
6.总结与展望
6.1 总结
6.2 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双频矢量调制的五相永磁同步电机四维电流控制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰. 中国电机工程学报. 2019(10)
[2]基于改进型扰动观测器的IPMSM无传感器控制[J]. 周静,杨振强,王继超. 微特电机. 2018(07)
[3]永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行[J]. 魏海峰,韦汉培,张懿,戴阳. 电机与控制学报. 2018(08)
[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]宇航应用永磁同步电机矢量控制驱动电路设计[J]. 蒋范明,陈伟. 电力电子技术. 2017(06)
[6]矩阵变换器间接空间矢量逆变级过调制策略优化设计[J]. 张晓锋,夏益辉,乔鸣忠,杜承东,朱鹏,魏永清. 电力自动化设备. 2016(02)
[7]一种SVPWM过调制算法及其在两电平逆变器中的应用[J]. 吴晓新,柳巍,阮毅,张笠君. 电机与控制学报. 2015(01)
[8]永磁同步电机直接转矩控制高速运行范围拓宽[J]. 林斌,孙丹,贺益康. 电机与控制学报. 2014(09)
[9]永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法[J]. 王莉娜,朱鸿悦,杨宗军. 电工技术学报. 2014(05)
[10]浅析永磁同步电动机的结构及特点[J]. 郑严. 黑龙江科技信息. 2014(13)
硕士论文
[1]永磁同步电机转矩脉动抑制重复控制系统[D]. 孟繁思.辽宁科技大学 2015
[2]PWM过调制技术在电动汽车用永磁同步电机控制中的应用[D]. 梁振鸿.中国科学院研究生院（电工研究所） 2002
本文编号：3708121
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