基于扩展磁链观测的永磁同步电机无位置传感器研究

发布时间：2022-10-05 16:35

　　永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）拥有节能高效、可靠性强、调速范围大、转换效率高等优点,在家用电器、工业控制、电力牵引等领域中得到了广泛的应用,尤其在近些年来较为热门的新能源汽车领域受到追捧。传统的PMSM控制中,通常利用安装位置、速度传感器来获得转子的位置及转速信息。虽然传感器的应用使得PMSM控制较为方便,但传感器受使用环境及自身稳定性的影响,在应用中同样带来种种问题。基于此,本文以内置式永磁同步电机（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM）为研究对象,对无位置传感器控制技术予以讨论和研究。在两相静止坐标系下,本文在分析IPMSM电压方程、磁链关系的基础上,引入扩展磁链的概念,建立以定子电流和扩展磁链为状态变量的四阶状态方程,提出全阶扩展磁链观测器,同时结合转速自适应估计的方法,给出了一种IPMSM无位置传感器控制策略。在转子位置估计部分,以观测器估计电流与实际电流的差值作为反馈,以同时满足观测器收敛速度和对参数误差的鲁棒性为前提,通过观测器极点配置的方法确定反馈... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 永磁同步电机无位置传感器研究现状
        1.2.1 PMSM无位置传感器技术分类
        1.2.2 中高速区无位置传感器控制方法
    1.3 本课题的主要研究内容
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模型
        2.1.1 IPMSM物理模型
        2.1.2 坐标变换介绍
        2.1.3 不同坐标系中的IPMSM数学模型
    2.2 电压空间矢量技术
        2.2.1 电压空间矢量与磁链矢量的关系
        2.2.2 七段式SVPWM实现方法
    2.3 本章小结
3 基于扩展磁链观测的IPMSM无位置传感器控制策略
    3.1 IPMSM扩展磁链定义
    3.2 扩展磁链观测设计
        3.2.1 全阶状态观测器设计
        3.2.2 全阶状态观测器极点配置
    3.3 转子位置和角速度估计
        3.3.1 转子位置估计
        3.3.2 角速度估计
    3.4 IPMSM无位置传感器控制系统
    3.5 控制系统仿真与结果分析
        3.5.1 电机相关参数
        3.5.2 转子位置及扩展磁链估计
        3.5.3 负载变化时的动态性能
        3.5.4 斜坡变化响应
    3.6 本章小结
4 控制系统实验平台设计及结果分析
    4.1 硬件设计
        4.1.1 硬件系统框图
        4.1.2 开关电源模块
        4.1.3 电流检测模块
        4.1.4 功率及功率驱动模块
        4.1.5 过流硬件保护模块
    4.2 软件设计
        4.2.1 控制系统主程序
        4.2.2 中断服务子程序
        4.2.3 全阶扩展磁链观测器的离散化
        4.2.4 SVPWM算法
        4.2.5 PI调节离散化
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 实验平台
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3686125