基于扰动观测器的IPMSM无位置传感器研究

发布时间：2021-01-13 20:10

　　随着电力能源日益紧张,在环保节能的大背景下,高效节能的电机及其先进的控制技术得到了大力发展。内置式永磁同步电机（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM）具有节能高效、可靠性强、调速范围大、效率高等优点,在工业控制中得到了广泛的应用。无位置传感器技术是IPMSM控制领域比较先进的技术,此技术可以替代传统的位置传感器,获得IPMSM转子的位置信息,从而实现IPMSM的控制。但是,现有的IPMSM无位置传感器技术还存在模型复杂,估计的位置信息精度不高等问题。本文在IPMSM数学模型的基础上,结合多种控制方法的优点,提出了一种基于改进型扰动观测器的IPMSM无位置传感器控制方法。在两相静止坐标系上,定义了合成反电动势,将其作为扰动量,建立了IPMSM的改进型扰动观测器模型。此观测器利用中间变量的转换,在不添加滤波器的条件下,实现了合成反电动势的估计。根据估计的结果,经过锁相环（Phase Locked Logic,PLL）并进行相应的相位补偿后得到了准确的转子位置信息。同时,结合最大转矩电流比（Maximum Torque Per A... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 无位置传感器技术研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究的内容
2 内置式永磁同步电机矢量控制
    2.1 内置式永磁同步电机数学模型
        2.1.1 内置式永磁同步电机的物理模型
        2.1.2 坐标变换
        2.1.3 不同坐标系中的IPMSM数学模型
    2.2 矢量控制原理
        2.2.1 MTPA控制
    2.3 电压空间矢量SVPWM技术
        2.3.1 电压空间矢量与磁链矢量的关系
        2.3.2 电压空间矢量
        2.3.3 七段式SVPWM实现方法
    2.4 本章小结
3 基于扰动观测器的IPMSM的控制系统
    3.1 扰动观测器
        3.1.1 扰动观测器概述
        3.1.2 改进型扰动观测器
    3.2 基于合成反电动势的扰动观测器
        3.2.1 合成反电动势
        3.2.2 基于合成反电动势的扰动观测器模型
        3.2.3 李雅普诺夫稳定性
    3.3 基于扰动观测器的转子位置信息估计
        3.3.1 转子位置与速度估计
        3.3.2 误差补偿
    3.4 IPMSM无位置传感器控制系统
    3.5 本章小结
4 控制系统的仿真与分析
    4.1 系统仿真模型
        4.1.1 IPMSM相关参数
        4.1.2 系统仿真模型
    4.2 合成反电动势增益
    4.3 不同状态下的仿真结果与分析
        4.3.1 负载变化
        4.3.2 阶跃变化
        4.3.3 斜坡变化
    4.4 本章小结
5 控制系统实验平台设计
    5.1 控制系统
    5.2 硬件设计
        5.2.1 系统硬件框图
        5.2.2 电源模块
        5.2.3 检测模块
        5.2.4 功率驱动模块
        5.2.5 主控制器模块
    5.3 软件设计
        5.3.1 程序功能
        5.3.2 系统主程序
        5.3.3 中断子程序
        5.3.4 扰动观测器估计转子位置与速度
        5.3.5 PI控制算法
        5.3.6 SVPWM算法
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 实验平台
        5.4.2 实验结果
        5.4.3 实验结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究[J]. 陈亚爱,陈焕玉,周京华,甘时霖.  电机与控制应用. 2017(11)
[2]基于改进最大转矩电流比控制的电动汽车用内嵌式永磁同步电机驱动控制系统[J]. 张尚坤,颜建虎,杨凯.  电机与控制应用. 2017(11)
[3]电机产业的发展与政策机遇[J]. 陈伟华.  电机与控制应用. 2017(07)
[4]内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制[J]. 宋建国,林强强,牟蓬涛,张震.  电力电子技术. 2017(05)
[5]永磁电机的研究现状与发展趋势[J]. 刘加岭,刘全新,杜传明,阮文阳.  电子技术与软件工程. 2016(01)
[6]带负载转矩估算的非线性观测器内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制策略[J]. 毛永乐,杨家强,赵寿华,陈阳生.  中国电机工程学报. 2016(08)
[7]永磁同步电机的扰动观测器无位置传感器控制[J]. 陆婋泉,林鹤云,韩俊林.  中国电机工程学报. 2016(05)
[8]永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器[J]. 陆婋泉,林鹤云,冯奕,韩俊林.  电工技术学报. 2015(02)
[9]电动汽车驱动用内置式永磁同步电机直交轴电感参数计算与实验研究[J]. 符荣,窦满峰.  电工技术学报. 2014(11)
[10]内置式永磁同步电机宽转速范围无位置传感器直接转矩控制[J]. 邱鑫,黄文新,卜飞飞.  电工技术学报. 2014(09)

硕士论文
[1]永磁同步电机无电流传感器矢量控制系统研究[D]. 张信.大连理工大学 2016
[2]基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制研究[D]. 褚丹丹.哈尔滨工业大学 2015
[3]电动车用永磁同步电机无传感器矢量控制系统[D]. 杨帆.大连理工大学 2013
[4]基于模型的电动汽车IPMSM驱动系统矢量控制[D]. 李峥.合肥工业大学 2013



本文编号：2975493