基于T型逆变器的HSPMSM无位置传感器控制系统研究

发布时间：2023-02-22 18:21

　　高速永磁同步电机由于具有功率密度高、体积小、传动效率高和可靠性高等优点,在微型燃气轮机、数控机床、压缩机等领域得到了广泛的应用。针对高速永磁同步电机存在的定子电流谐波大和难以安装机械位置传感器等问题,本文对基于T型多电平逆变器的高速永磁同步电机无位置传感器控制系统进行研究。高速永磁同步电机绕组匝数少,定子电感小,由此引起的定子电流谐波含量高,本文采用T型三电平逆变器通过提高输出电压的电平数降低定子电流高频谐波。在建立T型逆变器的开关函数模型基础上,推导三电平空间矢量调制策略,并进行仿真验证。深入分析传统滑模观测器中存在的滑模面两侧趋近速度不对称使抖振增大的问题,分别提出权重系数滑模观测器和反电动势前馈滑模观测器对其进行抑制。权重系数滑模观测器中,使用开关量及其带通滤波量进行加权并用于观测器的控制。反电动势前馈滑模观测器中,利用观测角度与转速计算大致的反电动势用于前馈,然后对观测器进行滑模控制。从滑模到达条件角度详细分析误差来源,给出提出的两种改进滑模观测器的参数设计方法。使用归一化锁相环从观测反电动势中提取转子位置与速度,在归一化锁相环前进行带通滤波并对锁相环加减速过程中的角度稳态误差...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 课题的国内外研究现状与分析
        1.2.1 高速电机电流谐波抑制研究现状
        1.2.2 无位置传感器技术研究现状
        1.2.3 滑模观测器研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 HSPMSM数学模型及T型逆变器
    2.1 引言
    2.2 HSPMSM的数学模型
        2.2.1 坐标变换及其复数表示
        2.2.2 数学模型
    2.3 HSPMSM的控制方案
    2.4 T型逆变器及其调制策略
        2.4.1 电路拓扑结构与开关函数模型
        2.4.2 3L-SVM策略的推导
    2.5 仿真验证
    2.6 本章小结
第3章 权重系数与反电动势前馈滑模观测器
    3.1 引言
    3.2 传统滑模观测器
        3.2.1 滑模变结构原理
        3.2.2 观测器构建
        3.2.3 滑模面两侧趋近速度不对称问题分析
    3.3 权重系数滑模观测器
        3.3.1 观测器构建
        3.3.2 参数设计与到达条件
        3.3.3 归一化锁相环与加减速角度补偿改进
    3.4 反电动势前馈滑模观测器
        3.4.1 观测器构建
        3.4.2 参数设计与到达条件
    3.5 仿真验证
    3.6 本章小结
第4章 高速运行条件下的电流环控制器设计
    4.1 引言
    4.2 HSPMSM离散域数学模型
        4.2.1 离散化时变量间的关系
        4.2.2 电机的离散数学模型
    4.3 离散域下电流环控制器设计
        4.3.1 经典的连续域PI控制器
        4.3.2 离散域下直接设计电流环控制器
    4.4 电流环控制器仿真与实验验证
        4.4.1 电流环控制器仿真对比
        4.4.2 电流环控制器实验对比
    4.5 本章小结
第5章 HSPMSM驱动系统的实验验证
    5.1 引言
    5.2 基于T型逆变器的HSPMSM矢量控制系统实验平台
        5.2.1 控制系统硬件结构
        5.2.2 控制系统软件算法
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 两种改进趋近速度不对称的滑模观测器实验结果与分析
        5.3.2 低载波比下两种改进滑模观测器实验结果与分析
        5.3.3 高速电机实验结果与分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3748059