无位置传感器永磁同步电机控制研究与设计

发布时间：2017-09-12 01:30

  本文关键词：无位置传感器永磁同步电机控制研究与设计

  更多相关文章： 无位置传感器 全维状态观测器 I/F 平滑过渡 旋转再启动

【摘要】：随着永磁同步电机在交流传动领域的广泛应用,无位置传感器的永磁同步电机矢量控制成为研究热点,各种控制算法相继提出,而基于全维状态观测器和锁相环的检测反电动势的无传感器方法具有良好的中高速运行性能。本文介绍了矢量控制的基本原理,研究了全维状态观测器估计转子位置的工作原理,分析了观测器稳定性,对I/F速度开环电流闭环启动方法进行了详细研究,实验结果表明该无传感器控制算法具有良好的运行性能。此无传感器算法由于从I/F速度开环切换到速度闭环时,转子位置角存在相位差、相电流存在幅值差,会导致出现切换瞬间相电流突变、电磁转矩不平稳等问题。针对这一现象,本文提出了一种新的平滑过渡方法,使I/F生成位置角与状态观测器估计位置角逐渐趋向一致,在消除相位差的同时减小相电流幅值,从而实现平滑过渡。该过渡算法简单易行,实验验证了该方法的有效性。文章最后对无传感器永磁同步电机旋转再启动问题进行了研究。对于中高速再启动,在分析已有研究的基础上提出了“单次短接法”再启动方法,结合I/F完成再启动过程。对于低速再启动,利用零输入全维状态观测器又分别提出了结合I/F的开环再启动法和直接进入速度闭环运行的直接闭环再启动法。最后通过实验对各再启动方法进行了验证,结果表明各方法具有良好的再启动性能和较好的可靠性。
【关键词】：无位置传感器 全维状态观测器 I/F 平滑过渡 旋转再启动
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究背景14
• 1.2 无位置传感器控制概述14-15
• 1.3 主要研究内容15-18
• 第二章 永磁同步电机控制策略18-24
• 2.1 电机本体及数学模型18-21
• 2.1.1 电机本体18-20
• 2.1.2 数学模型20-21
• 2.2 矢量控制21-23
• 2.2.1 基本原理21-22
• 2.2.2 算法实现22
• 2.2.3 空间矢量脉宽调制22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 无位置传感器控制系统24-44
• 3.1 控制原理24-26
• 3.1.1 全维状态观测器及锁相环24-25
• 3.1.2 稳定性分析25-26
• 3.2 转子初始定位及静止启动26-29
• 3.2.1 转子初始定位26-27
• 3.2.2 静止启动27-29
• 3.3 实验系统平台29-30
• 3.4 系统硬件设计30-36
• 3.4.1 电流采样电路30-31
• 3.4.2 驱动及逆变电路31-32
• 3.4.3 系统辅助电源电路32-33
• 3.4.4 保护电路33-35
• 3.4.5 通信显示电路35-36
• 3.5 系统软件设计36-39
• 3.5.1 主程序设计36-37
• 3.5.2 中断子程序设计37-38
• 3.5.3 上位机软件设计38-39
• 3.6 实验结果39-42
• 3.6.1 稳态性能40-41
• 3.6.2 动态性能41-42
• 3.7 本章小结42-44
• 第四章 无位置传感器平滑过渡分析44-52
• 4.1 过渡问题产生44
• 4.2 过度分析与算法设计44-48
• 4.2.1 过渡分析44-46
• 4.2.2 算法设计46-48
• 4.3 实验结果及分析48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 无位置传感器旋转再启动52-68
• 5.1 旋转再启动介绍52-53
• 5.2 中高速再启动53-58
• 5.2.1 基本原理53-55
• 5.2.2 单次短接法55-57
• 5.2.3 开环再启动57-58
• 5.3 低速再启动58-63
• 5.3.1 基本原理58-59
• 5.3.2 低速闭环再启动59-60
• 5.3.3 低速开环再启动60-61
• 5.3.4 相线短接仿真分析61-63
• 5.4 实验结果及分析63-67
• 5.4.1 中高速再启动实验63-65
• 5.4.2 低速直接闭环再启动实验65-66
• 5.4.3 低速开环再启动实验66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 本文总结与创新点68
• 6.2 后续研究展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73

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