电动汽车空调IPMSM无位置传感器自抗扰控制技术应用研究
发布时间：2021-08-01 18:13
永磁同步电机（PMSM）具有体积小、运行效率高、功率密度大等突出特点,而其位置传感器故障被认为是影响系统可靠性的重要因素之一。因此,为解决该问题,PMSM无位置传感器控制具有重要的研究意义。本文针对内置式永磁同步电机（IPMSM）无位置传感器控制下启动困难的问题,研究了基于I/F流频比控制策略:包括IPMSM的转子定位、I/F开环加速以及转速开环、电流闭环向双闭环运行的状态切换过程。在电机在中高速运行时,为实现IPMSM无位置传感器控制并且针对传统IPMSM无位置传感器调速控制方法带来的超调、抗干扰能力弱、过渡依赖电机参数模型以及基于传统ADRC无位置控制策略带来的误差累积等问题,本文提出了以两相静止坐标系下电流为主体变量构建扩张状态观测器进而搭建电流ADRC。并且构建了基于一个转速ADRC和两个电流ADRC的IPMSM无位置传感器矢量控制系统。在电流ADRC中,将转速、磁链以及转子位置角的耦合项作为未知扰动进行观测和补偿,通过锁相环直接得到转子位置角的转速,减少了积分带来的累积误差,并且由于该策略只需要在两相静止坐标系下进行,也避免了坐标变换带来的误差传递问题。将I/F流频比和ADR...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 永磁同步电机控制技术国内外发展现状
1.2.1 电力电子以及微处理器的发展
1.2.2 PMSM控制策略的当前研究现状
1.2.3 PMSM无位置传感器控制国内外的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 永磁同步电机的基本理论
2.1 PMSM的结构与特点
2.2 IPMSM的数学模型
2.2.1 坐标系及其关系
2.2.2 坐标变换
2.2.3 各个坐标系下的IPMSM数学模型
2.2.3.1 在d/q轴坐标系下IPMSM的数学模型
2.2.3.2 在两相静止坐标系下IPMSM的数学模型
2.3 PMSM矢量控制的基本原理
2.4 空间矢量脉宽调制技术
2.4.1 空间矢量脉宽调制技术的原理
2.4.2 SVPWM的实现过程
2.5 本章小结
第三章 基于I/F流频比和自抗扰控制技术的IPMSM无位置传感器控制
3.1 基于I/F流频比控制策略的电机启动
3.1.1 电机转子位置预定位
3.1.2 加速开环启动阶段
3.1.3 状态切换阶段
3.2 自抗扰控制技术
3.2.1 跟踪微分器
3.2.2 扩张状态观测器
3.2.3 非线性状态误差反馈控制率
3.2.4 扰动补偿
3.2.5 一阶自抗扰控制器的总体结构
3.3 基于自抗扰控制技术的PMSM无位置传感器控制
3.3.1 IPMSM数学模型变换
3.3.2 速度ADRC设计
3.4 电流ADRC设计
3.4.1 转子位置角估计
3.4.2 PI 锁相环和 ADRC 离散化处理
3.5 本章小结
第四章 IPMSM无位置传感器矢量控制系统仿真研究
4.1 Matlab/Simulink
4.2 IPMSM无位置传感器交流调速系统仿真
4.2.1 IPMSM无位置传感器交流调速系统结构
4.2.2 空间矢量脉宽调制模块
4.2.3 ADRC的仿真模型
4.2.4 锁相环的仿真模型
4.3 仿真结果与分析
4.4 本章小结
第五章 IPMSM无位置传感器控制系统的软硬件设计
5.1 IPMSM无位置传感器调速系统的硬件设计
5.1.1 控制器的总体框架
5.1.2 电源系统
5.1.3 DCS控制系统
5.1.4 驱动电路设计
5.1.5 采样电路
5.1.6 保护电路设计
5.1.7 通讯电路
5.2 IPMSM无位置传感器调速系统的软件设计
5.2.1 主程序
5.2.2 定位、延时、故障检测、SVPWM服务程序设计
5.2.3 中断服务程序
5.2.4 基于ADRC的永磁同步电机转速和转子位置辨识程序
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 后续工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]自抗扰控制和高频信号注入的内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 孙佃升,章跃进. 控制理论与应用. 2017(04)
[2]Improved estimation of rotor position for sensorless control of a PMSM based on a sliding mode observer[J]. Wahyu Kunto Wibowo,Seok-Kwon Jeong. Journal of Central South University. 2016(07)
[3]基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 陈思溢,皮佑国. 电工技术学报. 2016(12)
[4]基于高性能磁链算法的永磁同步电动机无位置传感器控制[J]. 李彪,李黎川. 电工技术学报. 2016(11)
[5]永磁同步电机位置传感器的故障检测和容错控制[J]. 董亮辉,刘景林. 西北工业大学学报. 2016(02)
[6]PMSM变频调速系统的建模仿真与分析[J]. 赵晨,周洁敏,李小明. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(01)
[7]电动汽车用IPMSM直接转矩控制系统效率优化[J]. 邱鑫,黄文新,卜飞飞,杨建飞. 电工技术学报. 2015(22)
[8]基于改进型滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[J]. 史婷娜,肖竹欣,肖有文,夏长亮. 中国电机工程学报. 2015(08)
[9]永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识[J]. 王庆龙,张兴,张崇巍. 中国电机工程学报. 2014(06)
[10]永磁同步电动机过载特性及其控制策略[J]. 王广生,黄守道,高剑. 电机与控制应用. 2011(05)
硕士论文
[1]电动汽车空调IPMSM无位置传感器控制系统关键技术研究[D]. 江跃.合肥工业大学 2018
[2]电动汽车永磁同步电机无传感器控制系统研究[D]. 陶思念.华南理工大学 2015
[3]电动汽车空调压缩机控制系统设计[D]. 王帆.武汉理工大学 2015
[4]电动汽车空调压缩机永磁电机无传感器控制[D]. 冯慧.上海交通大学 2015
[5]基于滑模观测器的PMSM无位置传感器驱动控制系统的研究[D]. 孙耀程.南京航空航天大学 2014
[6]基于模型参考自适应的PMSM控制方法研究[D]. 李向伟.天津大学 2012
[7]内置式PMSM无位置传感器矢量控制技术研究[D]. 李刚.哈尔滨工业大学 2012
[8]电动汽车用串励直流电机控制原理的研究[D]. 姚泽胜.武汉理工大学 2011
[9]永磁同步电机无位置传感器参数自适应速度控制[D]. 狄可可.浙江大学 2008
[10]基于DSP的感应电动机直接转矩控制的研究[D]. 罗敏.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3316005
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 永磁同步电机控制技术国内外发展现状
1.2.1 电力电子以及微处理器的发展
1.2.2 PMSM控制策略的当前研究现状
1.2.3 PMSM无位置传感器控制国内外的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 永磁同步电机的基本理论
2.1 PMSM的结构与特点
2.2 IPMSM的数学模型
2.2.1 坐标系及其关系
2.2.2 坐标变换
2.2.3 各个坐标系下的IPMSM数学模型
2.2.3.1 在d/q轴坐标系下IPMSM的数学模型
2.2.3.2 在两相静止坐标系下IPMSM的数学模型
2.3 PMSM矢量控制的基本原理
2.4 空间矢量脉宽调制技术
2.4.1 空间矢量脉宽调制技术的原理
2.4.2 SVPWM的实现过程
2.5 本章小结
第三章 基于I/F流频比和自抗扰控制技术的IPMSM无位置传感器控制
3.1 基于I/F流频比控制策略的电机启动
3.1.1 电机转子位置预定位
3.1.2 加速开环启动阶段
3.1.3 状态切换阶段
3.2 自抗扰控制技术
3.2.1 跟踪微分器
3.2.2 扩张状态观测器
3.2.3 非线性状态误差反馈控制率
3.2.4 扰动补偿
3.2.5 一阶自抗扰控制器的总体结构
3.3 基于自抗扰控制技术的PMSM无位置传感器控制
3.3.1 IPMSM数学模型变换
3.3.2 速度ADRC设计
3.4 电流ADRC设计
3.4.1 转子位置角估计
3.4.2 PI 锁相环和 ADRC 离散化处理
3.5 本章小结
第四章 IPMSM无位置传感器矢量控制系统仿真研究
4.1 Matlab/Simulink
4.2 IPMSM无位置传感器交流调速系统仿真
4.2.1 IPMSM无位置传感器交流调速系统结构
4.2.2 空间矢量脉宽调制模块
4.2.3 ADRC的仿真模型
4.2.4 锁相环的仿真模型
4.3 仿真结果与分析
4.4 本章小结
第五章 IPMSM无位置传感器控制系统的软硬件设计
5.1 IPMSM无位置传感器调速系统的硬件设计
5.1.1 控制器的总体框架
5.1.2 电源系统
5.1.3 DCS控制系统
5.1.4 驱动电路设计
5.1.5 采样电路
5.1.6 保护电路设计
5.1.7 通讯电路
5.2 IPMSM无位置传感器调速系统的软件设计
5.2.1 主程序
5.2.2 定位、延时、故障检测、SVPWM服务程序设计
5.2.3 中断服务程序
5.2.4 基于ADRC的永磁同步电机转速和转子位置辨识程序
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 后续工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]自抗扰控制和高频信号注入的内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 孙佃升,章跃进. 控制理论与应用. 2017(04)
[2]Improved estimation of rotor position for sensorless control of a PMSM based on a sliding mode observer[J]. Wahyu Kunto Wibowo,Seok-Kwon Jeong. Journal of Central South University. 2016(07)
[3]基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 陈思溢,皮佑国. 电工技术学报. 2016(12)
[4]基于高性能磁链算法的永磁同步电动机无位置传感器控制[J]. 李彪,李黎川. 电工技术学报. 2016(11)
[5]永磁同步电机位置传感器的故障检测和容错控制[J]. 董亮辉,刘景林. 西北工业大学学报. 2016(02)
[6]PMSM变频调速系统的建模仿真与分析[J]. 赵晨,周洁敏,李小明. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(01)
[7]电动汽车用IPMSM直接转矩控制系统效率优化[J]. 邱鑫,黄文新,卜飞飞,杨建飞. 电工技术学报. 2015(22)
[8]基于改进型滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[J]. 史婷娜,肖竹欣,肖有文,夏长亮. 中国电机工程学报. 2015(08)
[9]永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识[J]. 王庆龙,张兴,张崇巍. 中国电机工程学报. 2014(06)
[10]永磁同步电动机过载特性及其控制策略[J]. 王广生,黄守道,高剑. 电机与控制应用. 2011(05)
硕士论文
[1]电动汽车空调IPMSM无位置传感器控制系统关键技术研究[D]. 江跃.合肥工业大学 2018
[2]电动汽车永磁同步电机无传感器控制系统研究[D]. 陶思念.华南理工大学 2015
[3]电动汽车空调压缩机控制系统设计[D]. 王帆.武汉理工大学 2015
[4]电动汽车空调压缩机永磁电机无传感器控制[D]. 冯慧.上海交通大学 2015
[5]基于滑模观测器的PMSM无位置传感器驱动控制系统的研究[D]. 孙耀程.南京航空航天大学 2014
[6]基于模型参考自适应的PMSM控制方法研究[D]. 李向伟.天津大学 2012
[7]内置式PMSM无位置传感器矢量控制技术研究[D]. 李刚.哈尔滨工业大学 2012
[8]电动汽车用串励直流电机控制原理的研究[D]. 姚泽胜.武汉理工大学 2011
[9]永磁同步电机无位置传感器参数自适应速度控制[D]. 狄可可.浙江大学 2008
[10]基于DSP的感应电动机直接转矩控制的研究[D]. 罗敏.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3316005
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