基于双扩展卡尔曼滤波器和信号注入法的永磁同步电动机无速度传感器控制
发布时间：2021-10-27 03:16
在永磁同步电机的无速度传感器控制中,有很多基于电机数学模型的速度估计算法,例如滑模观测器,EKF算法等;但当永磁同步电机低速运行时,反电动势较小不易检测,因此基于电机模型的算法很难得到准确的转速信息,此时,信号注入法作为一种独立于电机数学模型和参数的算法被应用于永磁同步电机低速运行时的无速度传感器控制。因此,如果要实现电机的整个额定速度范围内的无速度传感器控制,一般考虑在不同的速度区域采用不同的估计算法。由于定子电阻、交轴电感和转子磁链等这些电气参数对永磁同步电机的无速度传感器控制系统的性能影响比较大,为了实现整个速度范围内的无速度传感器控制并同时考虑参数变化的影响,本文在不同的速度区域使用不同的算法估计转速和参数。首先,构建了内置永磁同步电动机的数学模型,随后建立状态方程,引入DEKF（双扩展卡尔曼滤波器）算法实现了永磁同步电动机在中高速范围内的无传感器速度控制,同时估计了电机的定子电阻和转速,二者互相校正。在低速区域,建立了考虑高频信号的永磁同步电机的数学模型,采用了独立于电机参数和数学模型的信号注入法实现了低速区的速度估计。为了使两种算法能在不同的速度区域柔和过渡,使用加权平均的...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 高频信号注入法
1.2.2 电机模型法
1.2.3 复合型观测器
1.2.4 永磁同步电机的参数辨识
1.3 主要研究内容
2 矢量控制及DEKF和信号注入法的基本原理
2.1 内置式永磁同步电机的数学模型
2.2 矢量控制的基本原理
2.3 DEKF算法的基本原理
2.4 考虑高频信号的IPMSM的数学模型
2.5 高频脉振电压信号注入法
2.5.1 饱和凸极性
2.5.2 高频脉振电压信号注入法的基本原理
2.6 本章小结
3 引入DEKF增强参数鲁棒性的复合观测器
3.1 内置式永磁同步电机的DEKF算法
3.2 内置式永磁同步电机的高频信号注入法
3.3 注入频率和幅值的选取
3.4 本文中的复合观测器的组成及实现方式
3.5 本章小结
4 仿真结果及分析
4.1 高速运行时的DEKF和 EKF的对比仿真结果和分析
4.2 低速运行时信号注入法的仿真结果及分析
4.3 复合观测器的仿真结果及分析
4.4 本章小结
5 实验研究与分析
5.1 实验平台介绍
5.2 软件结构
5.2.1 主程序设计
5.2.2 中断程序设计
5.3 实验结果及分析
5.3.1 中高速段加减载时的实验结果及分析
5.3.2 低速段加减载时的实验结果及分析
5.3.3 复合观测器的实验结果及分析
5.4 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 进一步研究工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种永磁同步电机双滑模无传感器控制方法[J]. 蒋林,刘梁鸿,韩璐,邱存勇. 电力电子技术. 2019(11)
[2]基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统[J]. 张立伟,李行,宋佩佩,张鹏,云蓝斯. 电工技术学报. 2019(S1)
[3]基于高频注入的永磁同步电机零低速下位置传感器失效故障容错控制[J]. 杜思宸,全力,朱孝勇,张丽,左月飞. 中国电机工程学报. 2019(10)
[4]基于高频方波信号注入法的永磁同步电机转子位置检测方法[J]. 李文真,刘景林,陈双双. 电工技术学报. 2018(24)
[5]基于电流过采样的永磁同步电机电压脉冲注入无位置传感器控制[J]. 吴春,董士帆,钟德刚,陈强,文龙. 电工技术学报. 2018(24)
[6]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[7]基于低阶串行双扩展卡尔曼滤波的永磁直线同步电机无速度传感器控制策略[J]. 孙兴法,聂子玲,朱俊杰,韩一,孙军. 电工技术学报. 2018(12)
[8]基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述[J]. 李浩源,张兴,杨淑英,李二磊. 电工技术学报. 2018(12)
[9]一种永磁同步电机转子位置混合辨识方法[J]. 黄科元,金其军,黄守道. 电工技术学报. 2018(09)
[10]一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略[J]. 李孟秋,王龙. 电工技术学报. 2018(09)
本文编号：3460759
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 高频信号注入法
1.2.2 电机模型法
1.2.3 复合型观测器
1.2.4 永磁同步电机的参数辨识
1.3 主要研究内容
2 矢量控制及DEKF和信号注入法的基本原理
2.1 内置式永磁同步电机的数学模型
2.2 矢量控制的基本原理
2.3 DEKF算法的基本原理
2.4 考虑高频信号的IPMSM的数学模型
2.5 高频脉振电压信号注入法
2.5.1 饱和凸极性
2.5.2 高频脉振电压信号注入法的基本原理
2.6 本章小结
3 引入DEKF增强参数鲁棒性的复合观测器
3.1 内置式永磁同步电机的DEKF算法
3.2 内置式永磁同步电机的高频信号注入法
3.3 注入频率和幅值的选取
3.4 本文中的复合观测器的组成及实现方式
3.5 本章小结
4 仿真结果及分析
4.1 高速运行时的DEKF和 EKF的对比仿真结果和分析
4.2 低速运行时信号注入法的仿真结果及分析
4.3 复合观测器的仿真结果及分析
4.4 本章小结
5 实验研究与分析
5.1 实验平台介绍
5.2 软件结构
5.2.1 主程序设计
5.2.2 中断程序设计
5.3 实验结果及分析
5.3.1 中高速段加减载时的实验结果及分析
5.3.2 低速段加减载时的实验结果及分析
5.3.3 复合观测器的实验结果及分析
5.4 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 进一步研究工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种永磁同步电机双滑模无传感器控制方法[J]. 蒋林,刘梁鸿,韩璐,邱存勇. 电力电子技术. 2019(11)
[2]基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统[J]. 张立伟,李行,宋佩佩,张鹏,云蓝斯. 电工技术学报. 2019(S1)
[3]基于高频注入的永磁同步电机零低速下位置传感器失效故障容错控制[J]. 杜思宸,全力,朱孝勇,张丽,左月飞. 中国电机工程学报. 2019(10)
[4]基于高频方波信号注入法的永磁同步电机转子位置检测方法[J]. 李文真,刘景林,陈双双. 电工技术学报. 2018(24)
[5]基于电流过采样的永磁同步电机电压脉冲注入无位置传感器控制[J]. 吴春,董士帆,钟德刚,陈强,文龙. 电工技术学报. 2018(24)
[6]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[7]基于低阶串行双扩展卡尔曼滤波的永磁直线同步电机无速度传感器控制策略[J]. 孙兴法,聂子玲,朱俊杰,韩一,孙军. 电工技术学报. 2018(12)
[8]基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述[J]. 李浩源,张兴,杨淑英,李二磊. 电工技术学报. 2018(12)
[9]一种永磁同步电机转子位置混合辨识方法[J]. 黄科元,金其军,黄守道. 电工技术学报. 2018(09)
[10]一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略[J]. 李孟秋,王龙. 电工技术学报. 2018(09)
本文编号：3460759
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3460759.html
