宽转速范围表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

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1、中图分类号TM301.2论文编号102870316-S084学科分类号080804硕士学位论文宽转速范围表贴式永磁同步电机无位置传感器控制研究生姓名王龙学科、专业电力电子与电力传动研究方向交流电机数字控制指导教师周波杨忠教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二○一六年三月中图分类号TM301.2论文编号102870316-S084学科分类号080804硕士学位论文宽转速范围表贴式永磁同步电机无位置传感器控制研究生姓名王龙学科、专业电力电子与电力传动研究方向交流电机数字控制指导教师周波杨忠教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二○一六年三月*本课题受高等学

2、校博士学科点专项科研基金（优先发展领域）（20123218130002）资助。NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringWideSpeedRangeSensorlessControlofSurfacePermanentMagnetSynchronousMotorAThesisinElectricalEngineeringbyWangLongAdvisedbyProfessorZhouBo，YangZhongSubm

3、ittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016*FundedbyUniversityDoctoralProgramCenterSpicializedFund(ProgramofDeveloppingPrioroty)(FundNo.20123218130002).承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的

4、内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2016.3.28南京航空航天大学硕士学位论文摘要永磁同步电机具有高功率密度、高效率等优点，广泛应用于伺服系统。实现永磁同步电机矢量控制的前提是准确地获取其转子位置和转速信息。通常采用的机械式位置传感器不仅增加了系统的成本和复杂性，同时还因其自身的局限

5、性限制了永磁同步电机在一些高温、高腐蚀等场合的应用。为了解决这个难题，永磁同步电机无位置控制技术运应而生，并成为了当前的研究热点。本文首先介绍了PMSM及其控制技术的发展历程和现状，并重点介绍了现有的PMSM无位置传感器控制技术。其次，建立永磁同步电机数学模型，分析了矢量控制原理。并对多种矢量控制策略进行对比分析，最终选择id=0的控制策略。搭建了仿真模型对PMSM的矢量控制系统的控制性能进行验证。然后重点介绍了宽转速范围永磁同步电机无位置传感器控制技术。在分析了SPMSM“饱和凸极性”原理的基础上，推导了脉振高频电压信号注入法无位置控制的原理。之后，在

6、传统反电势直接计算法中引入锁相环实现转速和位置估算。进一步，采用新型位置误差信号融合的方式实现上述两种方法的复合，使得切换过程更加平滑，简化了位置观测器的结构。考虑速度电动势对脉振高频电压信号注入法的影响，根据其位置估计误差与转速的关系，提出一种转速切换区间阀值选取的理论方法。最后，搭建仿真模型对上述理论分析进行仿真验证。最后介绍本文实验所用的基于RT-LAB控制器的永磁同步电机矢量控制平台的软硬件部分设计思路。在此基础上进行实验验证，分别进行了有位置传感器矢量控制实验，脉振高频电压信号注入法低速无位置控制实验和宽转速范围SPMSM无位置控制实验。实验结

7、果验证了本文所提控制方案的可行性和有效性。关键词：表贴式永磁同步电机，脉振高频信号注入法，基于锁相环的反电势计算法，宽转速范围无位置控制i宽转速范围永磁同步电机无位置传感器控制ABSTRACTPermanentMagnetSynchronousMotoriswidelyusedinservosystemswiththeadvantagesofhighpowerdensityandhighefficiency.PositionandspeedinformationofrotoriskeytotheimplementationofPMSM’svectorco

8、ntrol,whichisusuallycollectedbymechanica