基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制研究
本文关键词:基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有效率高、功率密度大、功率因素大、调速范围广、运行稳定可靠等特点,被广泛应用于各种电气传动控制系统中。矢量控制因其具有高精度、高动态响应性能和高稳定性的优点,成为电机控制领域的关键技术之一。矢量控制系统中,需要获得电机准确的位置和速度信息,一般由机械传感器反馈给系统。但是,机械传感器的引入增加了系统的体积和成本,同时也给系统带来了一系列的不稳定性因素。为了克服这一弊端,无位置传感器控制技术成为研究的热点,本文深入研究了基于高频注入和滑模观测的永磁同步电机无位置传感器复合控制技术。本文无位置传感器控制是建立在基于id=0的永磁同步电机矢量控制的基础上的,采用SVPWM驱动方式。id=0的矢量控制策略使得永磁同步电机控制方便,在磁场恒定的情况下,电机输出的转矩与交轴电流成正比。本文的无位置传感器控制策略中采用了旋转式高频电压注入法和基于反电势的滑模观测器方法,对永磁同步电机转子位置和速度进行估计。旋转式高频注入法用在低速阶段,滑模观测器用在中高速阶段,充分发挥两者在各自速度区间的优势,均用锁相环相位跟踪技术来获取转子位置,取得了良好的估计效果。在两种估计方法的切换区间,采用加权计算方法,实现了由高频注入法到滑模观测器的有效过渡。由于系统在突加或者突减速度时,估计误差增大,容易引起系统的不稳定,论文中,在电机加减速时,采用S型曲线进行速度规划,有效的降低的估计误差,增加了系统的稳定性。本文在Matlab/Simulink环境中搭建了仿真模型,对高频注入法与滑模观测器估计转子位置和速度进行了仿真分析,仿真结果表明,该方法在电机低中高速度区间均能有效的估计转子位置和速度,在速度变化时,S型曲线速度规划减小了速度变化时的估计误差,增加了系统稳定性。本文也设计了一款薄型永磁同步电机控制器,在LabVIEW环境中设计了一款电机调参与控制上位机软件,搭建了控制系统平台,实验结果也证明了该控制策略的有效性。
【关键词】:永磁同步电机 无位置传感器控制 高频注入法 滑模观测器 S型速度规划
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP273;TM341
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-17
- 1.1 课题研究背景10-11
- 1.2 PMSM无位置传感器控制国内外研究动态11-15
- 1.2.1 中高速区PMSM无位置传感器控制方法11-14
- 1.2.2 零低速区PMSM无位置传感器控制方法14-15
- 1.3 本文主要研究内容15-17
- 第2章 永磁同步电机矢量控制基本原理17-28
- 2.1 永磁同步电机结构17-18
- 2.2 永磁同步电机数学模型18-21
- 2.2.1 永磁同步电机在ABC三相静止坐标系下的数学模型19-20
- 2.2.2 永磁同步电机在dq0轴系下的数学模型20-21
- 2.3 基于i_d=0的永磁同步电机磁场定向控制原理21-24
- 2.3.1 永磁同步电机磁场定向控制21-22
- 2.3.2 永磁同步电机SVPWM控制22-24
- 2.4 基于i_d=0的永磁同步电机矢量控制系统仿真24-26
- 2.5 本章小结26-28
- 第3章 基于高频注入法的PMSM无位置传感器控制28-35
- 3.1 旋转式高频电压注入下凸极式PMSM的数学模型28-30
- 3.2 旋转式高频电压注入转子位置与速度估计方法30-32
- 3.3 旋转式高频电压注入法PMSM无位置传感器控制仿真32-34
- 3.4 本章小结34-35
- 第4章 基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制35-49
- 4.1 滑模变结构基本原理35-37
- 4.1.1 滑模控制的数学定义35
- 4.1.2 滑模控制的基本要素35-36
- 4.1.3 滑模控制的设计方法36-37
- 4.2 基于滑模观测器的PMSM转子位置与速度估计37-44
- 4.2.1 滑模观测器设计37-40
- 4.2.2 转子位置和速度估计方法40-44
- 4.3 基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制仿真44-48
- 4.4 本章小结48-49
- 第5章 基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制49-58
- 5.1 高频注入法与滑模观测器复合控制策略设计49-51
- 5.2 加减速控制优化设计51-53
- 5.3 S型速度规划无位置传感器复合控制策略仿真53-56
- 5.4 本章小结56-58
- 第6章 控制系统的设计与实现58-75
- 6.1 控制系统的硬件结构设计58-65
- 6.1.1 主控制器与电源电路58-60
- 6.1.2 IPM主电路设计60-61
- 6.1.3 信号采集电路设计61-63
- 6.1.4 通信电路设计63-65
- 6.2 基于LabVIEW的控制系统上位机设计65-66
- 6.3 控制系统的软件设计66-70
- 6.3.1 系统主程序设计67
- 6.3.2 电机控制算法程序设计67-70
- 6.4 控制系统实验70-74
- 6.5 本章小结74-75
- 结论与展望75-77
- 参考文献77-82
- 致谢82
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯桂宏;李研;张炳义;;一种基于滑模观测器的低速大转矩永磁同步电动机无传感器控制方法研究[J];微电机;2008年05期
2 胡军,朱东起,高景德;滑模观测器及其在无机械传感器永磁同步电机驱动系统的应用[J];清华大学学报(自然科学版);1997年01期
3 李辰;李颖晖;王磊;;基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制[J];微计算机信息;2008年31期
4 何志明;廖勇;李辉;;一种新的无传感器滑模观测器仿真研究[J];系统仿真学报;2009年04期
5 陈华伟;张剑;李文善;张培磊;;基于平滑切换律自适应滑模观测器的无位置传感器控制[J];微电机;2013年07期
6 彭志香;陈卫兵;成传柏;尹康;;带有前置和后置滤波器的滑模观测器仿真研究[J];湖南工业大学学报;2013年05期
7 张凤霞,常富强;一类线性扰动系统的模糊滑模观测器的设计[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2003年01期
8 孙宜标,郭庆鼎;基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制[J];控制理论与应用;2004年03期
9 祝晓辉;李颖晖;;基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制[J];电机与控制学报;2007年05期
10 黄飞;皮佑国;;基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制的研究[J];计算技术与自动化;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 张娴;程月华;姜斌;;基于滑模观测器和变结构控制的小卫星姿态控制系统设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 朱敬举;夏群力;;导弹驾驶仪滑模观测器研究[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
3 申忠宇;赵瑾;;不匹配不确定动态系统的鲁棒滑模观测器设计[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集(第一分册)[C];2011年
4 马晴;乔枫;赵浩铭;;基于观测器的故障诊断方法及其应用研究[A];第十届沈阳科学学术年会论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2013年
5 王刚;刘军;;SVPWM在PMSM无传感器矢量控制中的应用[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 任俊杰;基于滑模观测器的船舶永磁同步电机无位置传感器控制研究[D];大连海事大学;2015年
2 王红举;星载ATP控制系统容错设计及单粒子效应加固技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年
3 解静;随机广义(中立型)系统的稳定性及滑模控制[D];中国海洋大学;2015年
4 于金泳;基于滑模观测器的故障重构方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 褚丹丹;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];哈尔滨工业大学;2015年
2 莫远秋;基于滑模观测器的高速永磁同步电机无传感器技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 张亚培;基于滑膜观测器的船舶永磁推进电机矢量控制研究[D];大连海事大学;2015年
4 王平羽;基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制研究[D];大连理工大学;2015年
5 孙耀程;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];南京航空航天大学;2014年
6 张旭;基于无传感器的PMSM观测器矢量控制策略研究[D];东北石油大学;2015年
7 虞志源;大功率高精度永磁交流伺服系统关键技术研究[D];浙江理工大学;2016年
8 刘茂泉;基于滑模变结构异步电动机无速度传感器矢量控制系统的研究[D];华东交通大学;2016年
9 刘璐;基于滑模观测器的SVM-DTC交流调速实验平台研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
10 李雪恺;永磁同步电机无传感器新型滑模观测器研究[D];电子科技大学;2016年
本文关键词:基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制研究,,由笔耕文化传播整理发布。
本文编号:285473
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/285473.html