初级绕组分段永磁直线同步电机无传感器技术研究

发布时间：2017-10-06 17:46

  本文关键词：初级绕组分段永磁直线同步电机无传感器技术研究

  更多相关文章： 绕组分段 永磁直线同步电机 无传感器控制 扰动观测器 全阶速度观测器

【摘要】：初级绕组分段永磁直线同步电机作为一种新型结构的直线电机,具有推力密度高、功率损耗小、动态响应快和驱动电压低等优点,可以广泛应用于轨道交通、电磁弹射、新能源等领域。然而位置传感器一直制约着初级绕组分段直线电机系统的发展,因此本文以初级绕组分段直线电机为研究对象,针对电机绕组分段的结构特点,开展分段电机反电势观测方法和段间区域位置及速度估算方法等无传感器控制关键技术的研究,对促进其在轨道交通、电磁弹射等领域的发展具有重要意义。论文首先针对初级分段电机段间区域电磁参数呈现非周期性变化的特点,采用理论计算和有限元分析方法研究段间区域电感和磁链参数随磁极位置的变化规律,并在此基础上建立分段电机全行程变参数数学模型。针对分段电机动子段间平稳过渡问题,研究段间电流同步控制策略和分段供电策略,并构建分段电机全行程矢量控制系统作为实现电机无传感器控制的基础。其次,研究基于扰动观测器的反电势观测方法,分析观测器极点配置方案和观测器理论误差,并提出角度误差补偿方法,以提高观测器位置估算精度。通过对观测器暂态响应和参数误差影响的分析,证明基于扰动观测器的反电势观测方法具有响应速度快及对参数误差不敏感的特点,在初级分段直线电机参数摄动较大的条件下也具有较好的观测精度,适用于分段电机无传感器控制。再次,针对分段电机段间区域单段定子反电势相位产生偏差,无法直接估算段间位置问题,提出利用相邻两段定子的合成反电势进行位置估算的方法,以消除段间位置估算的盲点。针对常规速度估算方法在段间区域产生波动的问题,研究基于电机动力学方程的全阶速度观测器方法,分析观测器反馈增益配置方法,并通过系统仿真验证全阶速度观测器方法能够有效降低段间区域估算速度波动,提高速度估算精度。最后,在理论分析的基础上搭建初级分段直线电机驱动控制系统实验平台,设计驱动控制器硬件电路和软件算法,通过实验验证无传感器控制方法的正确性和有效性。
【关键词】：绕组分段 永磁直线同步电机 无传感器控制 扰动观测器 全阶速度观测器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 初级分段直线电机及其无传感器控制策略研究现状9-15
• 1.2.1 初级分段直线电机拓扑结构9-12
• 1.2.2 初级分段直线电机驱动控制技术研究现状12-14
• 1.2.3 初级分段直线电机无传感器控制研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 初级分段永磁直线电机数学模型及控制策略16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 初级分段永磁直线电机段间区域电磁参数变化规律16-21
• 2.2.1 同步电感变化规律分析及建模17-20
• 2.2.2 永磁体磁链变化规律分析及建模20-21
• 2.3 初级分段永磁直线电机变参数数学模型21-23
• 2.4 初级分段永磁直线电机驱动控制策略23-27
• 2.4.1 段间电流同步控制策略24-25
• 2.4.2 分段供电及段间切换策略25-26
• 2.4.3 初级分段永磁直线电机全行程矢量控制策略26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 初级分段直线电机反电势观测方法研究28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 基于扰动观测器的反电势观测方法28-35
• 3.2.1 扰动观测器设计28-31
• 3.2.2 观测器误差分析与极点配置31-33
• 3.2.3 观测器角度误差补偿33-34
• 3.2.4 观测器数字化实现方法34-35
• 3.3 观测器暂态性能研究35-37
• 3.4 观测器参数误差对位置估算精度影响研究37-40
• 3.4.1 定子电阻误差影响研究38-39
• 3.4.2 定子电感误差影响研究39-40
• 3.5 基于扰动观测器的反电势观测方法仿真分析40-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 段间区域位置及速度估算方法研究45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 基于合成反电势的段间位置估算方法研究45-51
• 4.2.1 段间区域反电势模型46-47
• 4.2.2 段间区域位置估算方法研究47-49
• 4.2.3 段间区域位置估算仿真分析49-51
• 4.3 基于全阶速度观测器的速度估算方法研究51-56
• 4.3.1 锁相环速度估算方法在段间区域存在的问题51-52
• 4.3.2 基于动力学方程的全阶速度观测器构建52-54
• 4.3.3 全阶速度观测器和锁相环方法段间速度估算对比54-56
• 4.4 初级分段永磁直线电机全行程无传感器运行仿真分析56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 初级分段直线电机无传感器控制实验研究60-72
• 5.1 引言60
• 5.2 驱动控制系统实验平台及硬件电路60-64
• 5.2.1 驱动控制系统实验平台60-61
• 5.2.2 驱动控制系统硬件电路设计61-64
• 5.3 驱动控制系统软件设计64-65
• 5.4 初级分段直线电机无传感器控制实验研究65-70
• 5.4.1 基于扰动观测器的反电势观测方法实验验证65-66
• 5.4.2 基于合成反电势和单段反电势的段间位置估算对比实验66-68
• 5.4.3 电机空载条件下匀速和加减速运行实验68-69
• 5.4.4 电机加载条件下运行实验69-70
• 5.5 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果78-80
• 致谢80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈宇明,金能强;直线同步电机的磁场与力特性分析[J];电工电能新技术;2002年01期

2 余佩琼;陆亿红;;永磁直线同步电机的有限元分析[J];电工技术;2003年12期

3 陈，

本文编号：984151