永磁同步空调压缩机无位置传感器控制系统的研究与设计

发布时间：2017-08-22 21:43

  本文关键词：永磁同步空调压缩机无位置传感器控制系统的研究与设计

  更多相关文章： PMSM空调压缩机 最小二乘法 滑模估算法 转矩补偿 锁相环

【摘要】：随着能源问题的日益突出,国家在十二五规划中提出了节能减排和低碳生活的概念。在家庭用电方面,空调用电量占据了主要部分。传统的定频空调相对变频空调来说,耗电量和噪音大,效率低。而变频空调更加节能舒适。变频空调的核心部件永磁同步(PMSM)压缩机的效率可以达到%90以上,PMSM压缩机驱动控制系统是研究变频空调的主流研究方向,其驱动技术也是当前的研究热点课题。PMSM压缩机由全封闭式的结构方式构成。考虑到结构、成本以及运行环境,一般不会在压缩机内安装位置传感器,因此如何在没有位置传感器的条件下估算出来转子的位置信息成了PMSM压缩机能够正常运行的基本条件。在本论文中,首先对压缩机无位置传感器转子位置估算算法建模分析。针对压缩机在不同频率范围内运行时采用不同的位置估算方法,低频时采用最小二乘法估算转子位置信息,中高频时采用滑模观测器(SMO)观测转子位置信息。其次,对压缩机整个矢量控制系统进行了建模分析,采用=0di矢量控制方法。对压缩机从启动到高频运行各个阶段遇到的问题提出了解决方案:对压缩机启动方式进行了研究,重点研究了三段式开环启动方式。综合考虑压缩机转矩电流及其负载特性,本文提出了压缩机从开环运行到闭环运行平稳切换的方法。针对压缩机低频运行时负载转矩脉动的问题,本文给出了根据负载的实时变化,实现对转矩电流相应的补偿方案,有效的抑制了压缩机低频抖动的问题。另外,在压缩机高频重载运行时,滑模观测器中的高频干扰将会影响压缩机的稳定运行,因此,本文提出了基于锁相环(PLL)的滑模观测器位置估算方法,使得估算角度实时跟随转子实际角度变化,系统在高频重载下也可以稳定运行。最后,在SimulinkMatlab/仿真平台上对整个矢量控制系统进行了建模仿真。在基于TI控制芯片FTMS28035320的实验平台上进行了相应的实验验证,通过对比各项数据和指标,验证了本文提出的无位置传感器空调压缩机控制系统驱动设计的可行性,可以满足实际应用中永磁同步压缩机的控制要求。最终,本文设计的压缩机控制系统成功应用在企业产品上,用于PMSM压缩机性能、噪音以及寿命测试。
【关键词】：PMSM空调压缩机 最小二乘法 滑模估算法 转矩补偿 锁相环
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM925.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 PMSM空调压缩机简介及其运行原理12-14
• 1.2.1 PMSM空调压缩机简介12-13
• 1.2.2 空调系统运行原理13-14
• 1.3 PMSM压缩机控制系统国内外研究现状14-16
• 1.3.1 无位置传感器转子位置估算方法研究现状14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第二章 无位置传感器PMSM压缩机转子位置检测18-39
• 2.1 压缩机数学模型及其矢量控制原理18-28
• 2.1.1 PMSM压缩机数学模型18-19
• 2.1.2 坐标变换原理19-22
• 2.1.3 压缩机在两相静止及旋转坐标轴下方程22-23
• 2.1.4 SVPWM原理23-28
• 2.2 系统在低频运行时转子位置估算28-32
• 2.2.1 最小二乘法简介28-29
• 2.2.2 带遗忘因子的最小二乘法原理29-30
• 2.2.3 基于最小二乘法的压缩机转子位置识别30-32
• 2.3 系统在中高频运行时转子位置估算32-38
• 2.3.1 滑模观测器原理32-33
• 2.3.2 基于滑模观测器压缩机转子位置检测33-37
• 2.3.3 滑模观测器抖振问题分析37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 无位置传感器PMSM压缩机矢量控制系统39-53
• 3.1 PMSM压缩机矢量控制系统39-45
• 3.1.1 矢量控制系统结构39-40
• 3.1.2 转子预定位40-41
• 3.1.3 三段式开环启动41-42
• 3.1.4 PID调节器设计42-44
• 3.1.5 PMSM压缩机参数测量方法44-45
• 3.2 系统中低频时转矩补偿45-49
• 3.2.1 负载转矩与转子角度关系45-47
• 3.2.2 负载转矩分析47-48
• 3.2.3 负载转矩补偿方法48-49
• 3.3 系统在高频重载下运行49-51
• 3.3.1 PLL锁相环观测器设计49-51
• 3.3.2 PLL角度滞后补偿51
• 3.4 系统开环切换至闭环运行方法51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 系统软硬件实现53-66
• 4.1 硬件设计53-61
• 4.1.1 控制电路及其外围电路53-59
• 4.1.2 功率驱动电路59-61
• 4.2 软件设计61-65
• 4.2.1 主程序设计62
• 4.2.2 中断程序设计62-64
• 4.2.3 转子二次定位程序设计64-65
• 4.2.4 运行模式设计65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 系统仿真与应用66-88
• 5.1 PMSM压缩机控制系统仿真66-77
• 5.1.1 系统仿真系统搭建66-71
• 5.1.2 仿真结果与分析71-77
• 5.2 PMSM压缩机控制平台实现77-81
• 5.2.1 硬件实验平台简介77-79
• 5.2.2 软件实验平台简介79-81
• 5.3 实验结果分析81-87
• 5.3.1 压缩机启动电流分析81
• 5.3.2 角度估算分析81-82
• 5.3.3 系统开环与闭环切换分析82-83
• 5.3.4 低频转矩电流分析83
• 5.3.5 高频PLL锁相环控制分析83-84
• 5.3.6 不同工况下压缩机运行分析84-86
• 5.3.7 系统负载突变转速及电流分析86
• 5.3.8 系统加减速性能分析86-87
• 5.4 本章小结87-88
• 总结与展望88-90
• 参考文献90-94
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果94-95
• 致谢95-96
• 附件96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱宇;;打造强势品牌论坛 延续届届精彩——第三届压缩机、风机高峰论坛胜利召开[J];通用机械;2009年01期

2 ;压缩机智能化[J];现代制造;2008年17期

3 曹胜玉;聂长松;;压缩机自动化论坛[J];通用机械;2009年07期

4 田盛;冯丽艳;邢国明;;压缩机全自动协调控制系统[J];风机技术;2011年06期

5 唐明生;王文忠;邹慧明;张立钦;彭国宏;;单侧弹簧线性压缩机可行性实验研究[J];压缩机技术;2012年02期

6 樊玉民,张昀;压缩机控制系统输出模块的代换[J];自动化仪表;2001年11期

7 王延龙;;压缩机停电不停机功能改造[J];压缩机技术;2010年02期

8 赵君昌;;炼厂压缩机控制应用及发展[J];通用机械;2012年02期

9 罗雄麟;赵决正;王娟;;催化裂化富气压缩机小型后主动控制方案设计与分析[J];化工学报;2012年S2期

10 马文建;刘莉;;压缩机联锁停车的原因及处理措施[J];化工管理;2014年08期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 罗宇华;张国柱;;基于模糊控制的压缩机振动抑制方法[A];《IT时代周刊》2013年度论文集[C];2013年

2 谢英柏;桂良明;徐周璇;黄秀芝;;积分分离PID控制在线性压缩机中的研究[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年

3 史成武;程良伦;;乙烯联合装置压缩机控制系统浅析[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年

4 侯胜利;杨俊泽;张弛;;HydroCOM4.0气量无级调节系统在柴油加氢压缩机C1102A的应用[A];低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集[C];2010年

5 杨前明;李玉善;许梁;;斜盘式变排量压缩机排量调节技术进展[A];山东制冷空调——2009年山东省制冷空调学术年会“烟台冰轮杯”优秀论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 孙承波;空调永磁同步压缩机控制系统研究[D];上海大学;2008年

2 常国峰;快速压缩机的开发及其在HCCI燃烧研究中的应用[D];吉林大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 魏琦;长输管线天然气变频电驱压缩机控制系统的设计与实现[D];东北大学;2012年

2 李红;基于ITCC的LNG冷剂压缩机自动化控制系统设计[D];东北大学;2013年

3 杨忠礼;催化重整压缩机控制系统设计[D];西南交通大学;2016年

4 赵新村;喷射式汽车废热制冷实验平台的研制[D];山东大学;2016年

5 李真;低品位能源制冷中喷射器—压缩机混合建模研究[D];山东大学;2016年

6 彭威;永磁同步空调压缩机无位置传感器控制系统的研究与设计[D];华南理工大学;2016年

7 向小强;连体膨胀压缩机控制系统的设计与研究[D];燕山大学;2008年

8 王鲁杰;透平—压缩机综合控制系统设计研究[D];大连理工大学;2007年

9 向宗继;三重冗余式压缩机综合控制系统研究[D];东北大学;2010年

10 蒋文娟;基于以太网控制器7188E的压缩机远程监控系统[D];东华大学;2005年

，

本文编号：721142