三相永磁同步电机无传感器控制技术研究.pdf

《三相永磁同步电机无传感器控制技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级三相永磁同步电机无传感器控制技术研究研究生姓名：李大伟指导教师姓名、职称：张学毅教授学科专业：电气工程研究方向：电力传动技术及其故障诊断湖南工业大学二〇一八年四月十五日摘要永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM)因具有高效率、高功率密度等优点，在交流传动系统中得到广泛应用。①由于机械传感器存在诸多弊病，人们将目光聚焦于无传感器控制。目前针对电机处于高速运行时的控制方法进行了广泛研究，而当电机处于低速时的控制策略则研究相对较少，因此低速时的无传感器控制更需要研究。本文以面贴式永磁同步电机为载体，对电机处于低

2、速或零速下的无传感器控制问题展开研究，给出了基于脉振高频电压注入法的转子位置和速度检测方案，设计滑模控制器对系统进行优化，讨论了影响位置估计精度的因素，提出了改进措施。首先，阐述了课题的背景及意义，介绍了交流调速理论的发展历程和永磁同步电机无传感器控制技术的发展现状，对各种无传感器控制技术进行了简要概括，引出本文的主要研究内容。其次，对PMSM的结构进行剖析，建立了PMSM的数学模型以及电压、磁链、转矩等在不同坐标系间的变换关系，阐述了空间矢量脉宽调制的基本原理和实现方式，构建了有位置传感器的永磁同步电机矢量控制系统，并且进行仿真验证。再次，研究了脉振高频电压注

3、入法，对高频注入时PMSM的数学模型和响应电流进行了公式推导，设计了转子位置观测器，解决了电机在低速或零速时的转子位置和速度的检测问题。针对永磁同步电机转子初始位置检测问题，提出了一种利用SPMSM定子电感饱和凸极性检测初始位置检测新方法，可以方便的实现初始位置的估计。根据基于脉振高频电压注入的PMSM无传感器控制系统的设计框图，建立了该系统的仿真模型，进行仿真研究。仿真结果与理论分析相符。针对PI控制器鲁棒性差、抗干扰能力弱、容易受其他因素影响等问题展开研究，利用滑模控制的优势，设计了一种积分型滑模速度控制器，将其应用在基于脉振高频电压注入的永磁同步电机无传感

4、器控制系统中，明显改善了系统超调量大、响应慢、曲线抖动等问题。最后，为提高转子位置估计精度，分析了几种因素对转子位置估计的影响。在功率器件非线性效应对转子位置估计的影响中，重点研①本文出现的“无传感器”均指无位置传感器I究了逆变器的死区效应，并给出了相电压补偿方法以提高无位置传感器控制的位置估计精度，仿真证明该方法是可行的。同时，还分析了高频注入电压的频率、幅值对转子估计误差的影响并进行了仿真，对滤波器造成的的影响进行了理论分析，给出滤波器的合适频率。关键词：永磁同步电机，无传感器，高频电压注入法，滑模控制，死区效应IIABSTRACTPermanentmagn

5、etSynchronousMotors(PMSM)arewidelyusedinACdrivesystemsduetotheirhighefficiencyandhighpowerdensity.Duetothemanydisadvantagesofmechanicalsensors,positionsensorisaresearchhotspotinrecentyears.Atpresent,thecontrolmethodforhigh-speedoperationofthemotorisstudiedextensively,andthecontrolstr

6、ategywhenthemotorisatalowspeedisstudiedrelativelylittle,sothesensorlesscontrolatlowspeedneedstobestudied.Thisthesisusesasurface-mountedpermanentmagnetsynchronousmotorasacarriertostudythesensorlesscontrolofthemotoratlowspeedorzerospeed.Therotorpositionandspeeddetectionschemebasedonpul

7、sedhighfrequencyvoltageinjectionmethodisgivenandtheslidingmodeisdesigned.Thecontrolleroptimizesthesystem,discussesthefactorsthataffecttheaccuracyofpositionestimation,andproposesimprovements.First,elaboratedthetopicbackgroundandsignificance,introducedthedevelopmentcourseoftheac(altern

8、atingcurrent