基于无传感器技术的矿用电机车PMSM控制策略研究
发布时间：2021-04-09 13:09
目前矿用电机车永磁同步电机多采用传统机械式传感器检测转子位置,但是机械式传感器价格昂贵、安装麻烦、维修困难,且煤矿井下环境恶劣、巷道狭窄,不利于机械式传感器的使用。无传感器技术能够克服传统机械式传感器的缺点,检测电机转子位置,而且矿用电机车工作时运行缓慢、速度平稳,为无传感器技术的应用提供了方便。基于此,本文对矿用电机车永磁同步电机零低速、中高速以及全速范围条件下的无传感器技术进行重点研究。针对矿用电机车零低速工作时,电机转子位置角难检测的问题,研究了基于高频脉振信号注入法的无传感器技术,通过仿真分析验证了其良好的控制效果。由于系统响应慢,对滤波环节进行了改进。由于转速大幅频繁波动,采用了滑模速度控制器来代替PI调节器。仿真结果表明,基于滑模控制器的改进高频脉振信号注入法大大的提高了系统的响应速度和稳定性。针对矿用电机车中高速工作时,滑模观测器法有抖振的缺点,扩展卡尔曼滤波法需要庞大计算量的问题,研究了基于模型参考自适应法的无传感器技术,通过仿真分析验证了其良好的控制效果。针对转速波动大的问题,改进了自适应律结构;同时由于系统突加负载后,抗扰动性差的问题,加入了简化一阶自抗扰控制器。仿...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CTY/CTL系列矿用电机车外观图
CTY25 2.5 6.13 4.54 2.3×0.91×0.320.65 永磁同步电机机械+电动CTY5 5 12.26 7 2.96×1.12×0.210.85 永磁同步电机机械+电动CTY8 8 19.62 7.8 4.8×1.36×0.4351.15 永磁同步电机机械+电动从表中可以看出矿用电机车的体积比较大，工作时车速比较低，为无传感器技术的应用提供了便利。1.2.2 永磁同步电机研究现状根据永磁体安装在转子上的位置不同，永磁同步电机可以分为三种类型：面贴 式 永 磁 同 步 电 机 （ Surface-mounted Permanent Magnet SynchronousMotor,SPMSM ） 和 嵌 入 式 永 磁 同 步 电 机 （ Embedded Permanent MagnetSynchronous Motor，EPMSM）以及内埋式永磁同步电机（Interior PermanentMagnet Synchronous Motor,IPMSM）[18]。这三类电机的结构如下图 1-2 所示：
表 1-3 三种结构类型的永磁同步电机性能比较Table 1-3 Three Structural Types of Permanent Magnet Synchronous Motor PerformanceComparison面贴式 嵌入式 内埋式优点 制造简便，应用广泛，数学模型简单结构可靠性增加 结构十分坚固，结构凸极性明显缺点 受离心力影响较大 制造工艺和控制策略相对复杂价格昂贵，制造麻烦SPMSM 广泛应用于工业生产生活中，IPMSM 多应用于航空、航天等超高速电机需求领域。图 1-1 中三种电机车采用的都是 TBQ 系列矿用隔爆型永磁同步电机作为牵引电机，使用的电机外形图分别如下图 1-3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进模型参考自适应法的矿用电机车调速[J]. 张倩,桂振钊. 工矿自动化. 2019(04)
[2]矿用电机车PMSM脉振高频信号注入法研究[J]. 桂振钊,张倩. 煤矿机械. 2019(03)
[3]BLDCM霍尔位置传感器信号故障诊断及重构[J]. 支康仪,武登云,史永丽. 微特电机. 2019(01)
[4]永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制[J]. 吕德刚,都泽源,李松. 电机与控制学报. 2019(02)
[5]浅析煤矿开采对环境的影响及对策[J]. 杨晓红. 科技经济导刊. 2019(01)
[6]基于虚拟绕组和全阶观测器的五相感应电机无速度传感器容错控制策略[J]. 彭忠,郑泽东,刘自程,王奎,李永东. 电工技术学报. 2018(21)
[7]外转子表贴式永磁同步电机永磁体径向吸力分析计算[J]. 曹晴,周石,王冬梅. 防爆电机. 2018(06)
[8]基于MRAS的感应电机无传感器控制策略优化[J]. 张伟伟,肖飞,李超然,麦志勤. 海军工程大学学报. 2018(03)
[9]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[10]改进滑模变结构的矿用机车无刷直流电机稳定性研究[J]. 吕常智,曹广辉. 煤炭技术. 2018(05)
博士论文
[1]电动汽车用内置式永磁同步电机的研究[D]. 胡耀华.南京航空航天大学 2017
[2]永磁同步电机无传感器矢量控制技术研究[D]. 陆婋泉.东南大学 2016
[3]矿用电机车的永磁同步电机控制关键技术研究[D]. 郑昌陆.上海大学 2013
硕士论文
[1]混合动力车用电机无传感器矢量控制的研究[D]. 柏跃程.安徽理工大学 2017
[2]全速度范围内PMSM无传感器转子位置估算研究[D]. 郭颖颖.河北科技大学 2017
[3]基于扩展卡尔曼滤波PMSM无位置传感器矢量控制[D]. 邹薇.湖南大学 2017
[4]电动车用永磁同步电机低速无传感器矢量控制研究[D]. 徐相帅.湖南大学 2017
[5]矿用超级电容电机车永磁同步电机控制系统研究[D]. 董晨露.安徽理工大学 2016
[6]矿用无刷直流电机车的调速系统研究[D]. 张贵生.安徽理工大学 2016
[7]同步电机无位置传感器控制系统研究[D]. 禹继贤.浙江大学 2016
[8]异步电动机控制系统的效率优化研究[D]. 张晓丽.湖南大学 2016
[9]基于高频信号注入法的永磁同步电机无速度传感器控制[D]. 李宁.北京理工大学 2015
[10]永磁同步电机无传感器控制技术研究[D]. 庞晴晴.中国矿业大学 2014
本文编号：3127677
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CTY/CTL系列矿用电机车外观图
CTY25 2.5 6.13 4.54 2.3×0.91×0.320.65 永磁同步电机机械+电动CTY5 5 12.26 7 2.96×1.12×0.210.85 永磁同步电机机械+电动CTY8 8 19.62 7.8 4.8×1.36×0.4351.15 永磁同步电机机械+电动从表中可以看出矿用电机车的体积比较大，工作时车速比较低，为无传感器技术的应用提供了便利。1.2.2 永磁同步电机研究现状根据永磁体安装在转子上的位置不同，永磁同步电机可以分为三种类型：面贴 式 永 磁 同 步 电 机 （ Surface-mounted Permanent Magnet SynchronousMotor,SPMSM ） 和 嵌 入 式 永 磁 同 步 电 机 （ Embedded Permanent MagnetSynchronous Motor，EPMSM）以及内埋式永磁同步电机（Interior PermanentMagnet Synchronous Motor,IPMSM）[18]。这三类电机的结构如下图 1-2 所示：
表 1-3 三种结构类型的永磁同步电机性能比较Table 1-3 Three Structural Types of Permanent Magnet Synchronous Motor PerformanceComparison面贴式 嵌入式 内埋式优点 制造简便，应用广泛，数学模型简单结构可靠性增加 结构十分坚固，结构凸极性明显缺点 受离心力影响较大 制造工艺和控制策略相对复杂价格昂贵，制造麻烦SPMSM 广泛应用于工业生产生活中，IPMSM 多应用于航空、航天等超高速电机需求领域。图 1-1 中三种电机车采用的都是 TBQ 系列矿用隔爆型永磁同步电机作为牵引电机，使用的电机外形图分别如下图 1-3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进模型参考自适应法的矿用电机车调速[J]. 张倩,桂振钊. 工矿自动化. 2019(04)
[2]矿用电机车PMSM脉振高频信号注入法研究[J]. 桂振钊,张倩. 煤矿机械. 2019(03)
[3]BLDCM霍尔位置传感器信号故障诊断及重构[J]. 支康仪,武登云,史永丽. 微特电机. 2019(01)
[4]永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制[J]. 吕德刚,都泽源,李松. 电机与控制学报. 2019(02)
[5]浅析煤矿开采对环境的影响及对策[J]. 杨晓红. 科技经济导刊. 2019(01)
[6]基于虚拟绕组和全阶观测器的五相感应电机无速度传感器容错控制策略[J]. 彭忠,郑泽东,刘自程,王奎,李永东. 电工技术学报. 2018(21)
[7]外转子表贴式永磁同步电机永磁体径向吸力分析计算[J]. 曹晴,周石,王冬梅. 防爆电机. 2018(06)
[8]基于MRAS的感应电机无传感器控制策略优化[J]. 张伟伟,肖飞,李超然,麦志勤. 海军工程大学学报. 2018(03)
[9]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[10]改进滑模变结构的矿用机车无刷直流电机稳定性研究[J]. 吕常智,曹广辉. 煤炭技术. 2018(05)
博士论文
[1]电动汽车用内置式永磁同步电机的研究[D]. 胡耀华.南京航空航天大学 2017
[2]永磁同步电机无传感器矢量控制技术研究[D]. 陆婋泉.东南大学 2016
[3]矿用电机车的永磁同步电机控制关键技术研究[D]. 郑昌陆.上海大学 2013
硕士论文
[1]混合动力车用电机无传感器矢量控制的研究[D]. 柏跃程.安徽理工大学 2017
[2]全速度范围内PMSM无传感器转子位置估算研究[D]. 郭颖颖.河北科技大学 2017
[3]基于扩展卡尔曼滤波PMSM无位置传感器矢量控制[D]. 邹薇.湖南大学 2017
[4]电动车用永磁同步电机低速无传感器矢量控制研究[D]. 徐相帅.湖南大学 2017
[5]矿用超级电容电机车永磁同步电机控制系统研究[D]. 董晨露.安徽理工大学 2016
[6]矿用无刷直流电机车的调速系统研究[D]. 张贵生.安徽理工大学 2016
[7]同步电机无位置传感器控制系统研究[D]. 禹继贤.浙江大学 2016
[8]异步电动机控制系统的效率优化研究[D]. 张晓丽.湖南大学 2016
[9]基于高频信号注入法的永磁同步电机无速度传感器控制[D]. 李宁.北京理工大学 2015
[10]永磁同步电机无传感器控制技术研究[D]. 庞晴晴.中国矿业大学 2014
本文编号：3127677
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