全速域永磁同步电机无传感器控制
发布时间：2021-02-04 05:14
永磁同步电机由于优良的性能被广泛应用于各种电气传动领域,在对其进行控制时,转速以及转子位置信号是必不可少的信息,通常采用安装机械式位置传感器获得。然而,机械式位置传感器的可靠性易受环境因素影响且价格昂贵,在一定程度上限制了永磁同步电机的应用。无传感器控制技术的出现克服了这一困难。目前,无传感器技术主要面临问题是无法采用单独的控制策略完成电机在全速域下的运行控制。因此,本文围绕不同的电机控制策略以及它们之间如何实现平滑切换进行研究,主要研究内容如下:（1）首先针对永磁同步电机结构进行了简要的分析、在此基础上对电机的数学模型进行了描述,最后采用闭环矢量控制对所构建的电机电磁与机械系统模型进行了仿真实验验证。（2）提出了基于高频信号注入法的永磁同步电机初始位置检测方法,通过采集电机的高频电流响应,利用信号处理方法将转子位置信息提取出来,针对传统位置观测器进行改进,简化了观测器结构。分析了基于电流/频率（I/F）启动的永磁同步电机低速启动控制策略,并给出了电流闭环控制器的参数整定方法。通过准确的初始位置检测结果以及启动策略,实现了电机的顺利启动。（3）采用自适应理论设计了永磁同步电机无传感器位...
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
永磁同步电机不同的转子结构类型
中原工学院硕士学位论文11由式2.1-式2.3即可构建的三相永磁同步电机的数学模型。根据电机磁链方程，电机定子磁链与转子磁链存在着以转子位置角度为变量的函数关系。由此可以得出，三相永磁同步电机的是一个复杂的多变量强耦合系统。如何寻找并采用特殊且适当的方法对其进行解耦与降阶变换是一个必须解决的问题。所以，在永磁同步电机控制过程中通常采用坐标变换原理将其进行降阶处理。2.2.2三相永磁同步电机的坐标变换静止坐标变换（Clark变换）与同步旋转坐标变换（Park）是对电机进行解耦操作的有力工具，它们实现了对电机在不同坐标系下的相互转换[53]。其坐标系关系如图2.2所示。图2.2各个坐标系的关系图中，A、B、C为三相自然坐标系电感，磁链、阻为两相静止坐标系，d，q系为两相同步旋转坐标系。根据图2.2所示坐标变换过程中各坐标系之间的关系，三相自然坐标系到两相静止坐标系的变换公式：032TTs/sABCfffTfff（2.4）式中，
中原工学院硕士学位论文1232111222330322222222s/sT同理，两相静止坐标系变换为两相同步旋转坐标系的公式：22TTdqs/rffTff（2.5）式中，2223s/rcossinsincosT2.3电机数学模型的验证为了检验提出的电机数学模型的正确性，本文搭建了如图2.3所示的仿真系统模型，该系统基于s函数构建了电机数学模型，PWM逆变器对仿真的影响在本次仿真中被忽略。以某伺服系统的电机为例，设置电机的参数为：定子电阻R2.875，定子电感00085dqLL.H，磁链0175f=.Wb，阻尼系数B=0.008Nms，转动惯量2J=0001.kgm，极对数p=4。采用s函数编写的永磁同步电机模型的程序及说明如附录一所示。图2.3永磁同步电机的数学模型仿真系统对转速环与电流闭环的PI调节器的参数进行整定后，设定参考转速1200refN=r/min，负载转矩LT在仿真运行至0.1秒时进行改变。仿真的转速变化曲
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩张状态观测器负载转矩补偿的永磁同步电机全速范围无位置传感器控制[J]. 吴春,傅子俊,孙明轩,柳洲. 电工技术学报. 2020(S1)
[2]电动汽车用高功率密度感应电机的设计与研究[J]. 谢颖,黎志伟,郭金鹏. 电机与控制学报. 2020(02)
[3]永磁同步电机脉振高频电压注入转子位置检测[J]. 柴俊,江延宇,彭艳. 控制工程. 2020(01)
[4]双层Halbach永磁电机解析建模与优化[J]. 倪有源,何强,王群京. 电机与控制学报. 2020(01)
[5]两相导通无刷直流电机直接转矩控制零电压矢量特性分析[J]. 杨建飞,曹伟,李德才,邱鑫,刘训. 电工技术学报. 2019(23)
[6]基于改进型滑模观测器的PMSM无传感器控制[J]. 叶帅辰,姚晓先. 微特电机. 2019(11)
[7]轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究[J]. 赵其进,廖自力,张运银,蔡立春. 兵工学报. 2019(05)
[8]反凸极永磁同步电机及其控制技术综述[J]. 寇宝泉,赵晓坤,王梦瑶,陈雯. 中国电机工程学报. 2019(08)
[9]永磁同步电机全速范围内无位置传感器控制[J]. 张震,沈学珂,程欣. 郑州大学学报(工学版). 2019(02)
[10]永磁同步电机滑模无传感器矢量控制[J]. 李艳玲. 控制工程. 2016(11)
博士论文
[1]中国新能源汽车产业发展及空间布局研究[D]. 彭华.吉林大学 2019
[2]永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D]. 刘颖.南京航空航天大学 2012
[3]永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究[D]. 王子辉.浙江大学 2012
[4]永磁同步电动机磁场定向控制的研究[D]. 尚喆.浙江大学 2007
硕士论文
[1]双三相永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 张烨璐.浙江大学 2019
[2]基于滑模观测器的PMSM无传感器控制系统研究[D]. 吕奥博.哈尔滨理工大学 2019
[3]永磁同步牵引电机全速域无位置传感器控制研究[D]. 王逸之.北京交通大学 2019
[4]永磁同步电机的无位置传感器控制[D]. 刘红丹.华中科技大学 2019
[5]基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究[D]. 邵慧.华中科技大学 2012
本文编号：3017788
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
永磁同步电机不同的转子结构类型
中原工学院硕士学位论文11由式2.1-式2.3即可构建的三相永磁同步电机的数学模型。根据电机磁链方程，电机定子磁链与转子磁链存在着以转子位置角度为变量的函数关系。由此可以得出，三相永磁同步电机的是一个复杂的多变量强耦合系统。如何寻找并采用特殊且适当的方法对其进行解耦与降阶变换是一个必须解决的问题。所以，在永磁同步电机控制过程中通常采用坐标变换原理将其进行降阶处理。2.2.2三相永磁同步电机的坐标变换静止坐标变换（Clark变换）与同步旋转坐标变换（Park）是对电机进行解耦操作的有力工具，它们实现了对电机在不同坐标系下的相互转换[53]。其坐标系关系如图2.2所示。图2.2各个坐标系的关系图中，A、B、C为三相自然坐标系电感，磁链、阻为两相静止坐标系，d，q系为两相同步旋转坐标系。根据图2.2所示坐标变换过程中各坐标系之间的关系，三相自然坐标系到两相静止坐标系的变换公式：032TTs/sABCfffTfff（2.4）式中，
中原工学院硕士学位论文1232111222330322222222s/sT同理，两相静止坐标系变换为两相同步旋转坐标系的公式：22TTdqs/rffTff（2.5）式中，2223s/rcossinsincosT2.3电机数学模型的验证为了检验提出的电机数学模型的正确性，本文搭建了如图2.3所示的仿真系统模型，该系统基于s函数构建了电机数学模型，PWM逆变器对仿真的影响在本次仿真中被忽略。以某伺服系统的电机为例，设置电机的参数为：定子电阻R2.875，定子电感00085dqLL.H，磁链0175f=.Wb，阻尼系数B=0.008Nms，转动惯量2J=0001.kgm，极对数p=4。采用s函数编写的永磁同步电机模型的程序及说明如附录一所示。图2.3永磁同步电机的数学模型仿真系统对转速环与电流闭环的PI调节器的参数进行整定后，设定参考转速1200refN=r/min，负载转矩LT在仿真运行至0.1秒时进行改变。仿真的转速变化曲
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩张状态观测器负载转矩补偿的永磁同步电机全速范围无位置传感器控制[J]. 吴春,傅子俊,孙明轩,柳洲. 电工技术学报. 2020(S1)
[2]电动汽车用高功率密度感应电机的设计与研究[J]. 谢颖,黎志伟,郭金鹏. 电机与控制学报. 2020(02)
[3]永磁同步电机脉振高频电压注入转子位置检测[J]. 柴俊,江延宇,彭艳. 控制工程. 2020(01)
[4]双层Halbach永磁电机解析建模与优化[J]. 倪有源,何强,王群京. 电机与控制学报. 2020(01)
[5]两相导通无刷直流电机直接转矩控制零电压矢量特性分析[J]. 杨建飞,曹伟,李德才,邱鑫,刘训. 电工技术学报. 2019(23)
[6]基于改进型滑模观测器的PMSM无传感器控制[J]. 叶帅辰,姚晓先. 微特电机. 2019(11)
[7]轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究[J]. 赵其进,廖自力,张运银,蔡立春. 兵工学报. 2019(05)
[8]反凸极永磁同步电机及其控制技术综述[J]. 寇宝泉,赵晓坤,王梦瑶,陈雯. 中国电机工程学报. 2019(08)
[9]永磁同步电机全速范围内无位置传感器控制[J]. 张震,沈学珂,程欣. 郑州大学学报(工学版). 2019(02)
[10]永磁同步电机滑模无传感器矢量控制[J]. 李艳玲. 控制工程. 2016(11)
博士论文
[1]中国新能源汽车产业发展及空间布局研究[D]. 彭华.吉林大学 2019
[2]永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D]. 刘颖.南京航空航天大学 2012
[3]永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究[D]. 王子辉.浙江大学 2012
[4]永磁同步电动机磁场定向控制的研究[D]. 尚喆.浙江大学 2007
硕士论文
[1]双三相永磁同步电机无位置传感器控制研究[D]. 张烨璐.浙江大学 2019
[2]基于滑模观测器的PMSM无传感器控制系统研究[D]. 吕奥博.哈尔滨理工大学 2019
[3]永磁同步牵引电机全速域无位置传感器控制研究[D]. 王逸之.北京交通大学 2019
[4]永磁同步电机的无位置传感器控制[D]. 刘红丹.华中科技大学 2019
[5]基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究[D]. 邵慧.华中科技大学 2012
本文编号：3017788
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