永磁同步电机无位置和速度传感器控制研究

发布时间：2023-04-04 02:16

　　永磁同步电机结构简单、功率密度高、效率高、可靠性强,应用极为广泛。为了实现高性能的矢量控制,需要检测转子位置和转速。如果利用安装机械传感器的方法,会存在系统成本高体积大,复杂性高、鲁棒性差,不适应环境变化等诸多问题。因此永磁同步电机无位置和速度传感器控制技术成为目前国内外学者研究的热点之一。本文介绍了三相静止坐标系、两相静止坐标系、同步坐标系三种重要坐标系,并给出了三个坐标系之间的转换关系。在α-β坐标系和d-q坐标系下分别建立了永磁同步电机数学的模型。分析指出传统的基于状态估计的反电动势观测器的幅频特性相当于一阶低通滤波器,反电动势估计值天然存在相位差。针对此问题进行了改进,改进后的观测器得到的估计反电动势在带宽内与真实反电动势之间无相位差。分析了二阶广义积分器-锁频环的原理特性,给出了其幅频特性曲线，指出其在频率谐振点具有带通特性,且无相位偏移。分析了双二阶广义积分器-锁频环的频率响应特性,指出该结构可消除2倍频干扰,同时提高一倍的频率响应速度。研究了级联二阶广义积分器结构,指出该结构可增强对低次谐波的滤波效果。设计了复合二阶广义积分器-锁频环方法,提出基于复合二阶广义积分器-锁频...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究现状
        1.2.1 中高速无位置和速度传感器控制方法
        1.2.2 零速、低速无位置和速度传感器控制方法
        1.2.3 全速度范围无位置和速度传感器技术
    1.3 本文的主要工作
第2章 反电动势观测器设计
    2.1 永磁同步电机模型
        2.1.1 坐标变换
        2.1.2 两相静止坐标系永磁同步电机数学模型
        2.1.3 同步旋转坐标系永磁同步电机数学模型
    2.2 基于状态估计的反电动势观测器
    2.3 改进的反电动势观测器
    2.4 本章小结
第3章 基于复合二阶广义积分器的转子位置与转速估计
    3.1 二阶广义积分器
        3.1.1 二阶广义积分器-锁频环
        3.1.2 双二阶广义积分器-锁频环
        3.1.3 级联二阶广义积分器
    3.2 复合二阶广义积分器-锁频环
    3.3 转子位置和转速估计
    3.4 仿真实验
    3.5 本章小结
第4章 基于降阶谐振调节器的转子位置与转速估计
    4.1 降阶谐振调节器
    4.2 指定谐波消除的降阶谐振调节器
        4.2.1 指定谐波消除
        4.2.2 锁相环
    4.3 性能分析
    4.4 转子位置和转速估计
    4.5 仿真实验
    4.6 本章小结
第5章 无位置和速度传感器起动及低速运行
    5.1 定子电感非线性饱和特性
    5.2 基于二阶广义积分器的脉振高频信号注入法
        5.2.1 脉振高频信号注入法
        5.2.2 改进的脉振高频信号注入法
    5.3 转子初始位置检测
    5.4 无位置和速度传感器起动及低速运行
    5.5 本章小结
第6章 永磁同步电机无位置和速度传感器实验系统
    6.1 硬件平台搭建
        6.1.1 数字信号处理器
        6.1.2 功率驱动电路
        6.1.3 电流采样电路
        6.1.4 转子位置检测电路
    6.2 软件程序设计
    6.3 实验结果及分析
        6.3.1 改进的反电动势观测器实验
        6.3.2 基于复合二阶广义积分器的转子位置和转速估计实验
        6.3.3 基于降阶谐振调节器的转速估计实验
        6.3.4 改进的脉振高频注入法实验
    6.4 本章小结
结束语
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3781593