永磁同步电机无电流传感器矢量控制系统研究

发布时间：2017-09-05 05:14

  本文关键词：永磁同步电机无电流传感器矢量控制系统研究

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【摘要】：电驱动设备的大力发展是世界各国针对能源交通战略转型所采取的一项重要措施,目前该领域所面临的两大主要问题之一是控制系统的安全性和可靠性,永磁同步电机作为电驱动系统的主流电机之一,其安全稳定性问题自然成为现在的研究热点。能够影响电驱动系统的安全可靠性因素非常多,如工作环境、电机本身结构缺陷、控制策略等。本文主要是从惯用的电机控制技术的结构特点入手,针对表贴式永磁同步电机矢量控制结构中的多个物理传感器所带来的安全隐患提出一种电流估计方案,从而实现该驱动系统的无电流传感器矢量控制,并对此方案设计了一系列的仿真和实验来加以验证。本课题首先对永磁同步电机的构造特点与分类,以及经坐标变换后在不同的坐标系下动态数学模型进行详细介绍。采用比较新颖的电压矢量控制策略,根据该种控制结构以及电机模型的强耦合非线性特点,结合控制比较灵活的反推控制技术提出了一种新型自适应反推式观测器,运用该观测器替代传统的电流传感器对电机的d-q轴定子电流和电阻进行估计,为消除或者削弱电机参数波动对估计的结果造成的影响,设计了一种旋转电动势偏差补偿方案,来提高观测器的估计能力和控制的实时性。为验证观测器对电机定子电流的估计性能,分别构建了SPMSM驱动系统的有电流传感器和无电流传感器矢量控制结构的Matlab/Simulink仿真模型,仿真比较结果证明该方案可以快速跟踪d-q轴定子电流的给定值,且估计电流含有的谐波成分很少、动态性能好、抗干扰能力强,且控制灵活。最后在实验室环境下搭建了SPMSM驱动系统的无电流传感器电压空间矢量控制结构来验证该理论的正确性以及系统的可行性,分别设计了以新型带浮点处理功能的DSPF28335为主控制器的硬件外围电路和在CCS V5.0环境下用C语言进行编写的控制系统的软件程序,并且对SVPWM、主要的调节器以及反推自适应观测器的数字化进行了具体介绍,最终完成了本课题算法的实验验证,实现了表贴式永磁同步驱动系统的无电流传感器电压空间矢量控制,并对实验的波形进行简要的分析总结,该研究对实际应用具有一定的参考价值。
【关键词】：表贴式永磁同步电机 反推自适应观测器 定子电流估计 电压空间矢量调制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状概述10-11
• 1.3 控制策略概述11-13
• 1.4 本论文的研究结构和内容13-14
• 2 永磁同步电机动态模型及SVPWM控制原理14-29
• 2.1 永磁同步电机构造与分类14-15
• 2.2 永磁同步电机动态数学模型15-20
• 2.2.1 三相静止坐标系下PMSM数学模型15-17
• 2.2.2 坐标变换17-19
• 2.2.3 d-q坐标系中PMSM在的动态模型19-20
• 2.3 电压空间矢量控制算法20-28
• 2.3.1 SVPWM基本思想20
• 2.3.2 SVPWM基本原理及公式20-26
• 2.3.3 三相PWM波具体实现26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 基于反推式自适应观测器的电流估计方法29-40
• 3.1 反推式技术理论及特点29-30
• 3.1.1 反推式技术概述29
• 3.1.2 反推式技术设计方案及特点29-30
• 3.2 新型自适应反推式观测器的设计30-32
• 3.3 偏差补偿32-33
• 3.4 反推自适应观测器仿真及分析33-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 SPMSM的无电流传感器系统实验平台设计40-56
• 4.1 系统的硬件部分设计40-46
• 4.1.1 系统电源部分41-43
• 4.1.2 信号检测电路43-44
• 4.1.3 主控制器TMS320F2833544-45
• 4.1.4 功率驱动电路设计45-46
• 4.2 SPMSM无电流传感器矢量控制的软件设计46-51
• 4.2.1 系统主程序设计46-47
• 4.2.2 中断服务子程序设计47-48
• 4.2.3 定子电流估计程序设计48-49
• 4.2.4 数字化PI调节器49-50
• 4.2.5 SVPWM算法的具体实现50-51
• 4.3 实验的结果与分析51-55
• 4.3.1 实验平台介绍51-52
• 4.3.2 实验结果52-55
• 4.3.3 实验结果分析55
• 4.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60-61

【参考文献】

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本文编号：796033