低速下永磁同步电机无位置传感器技术研究

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1、中图分类号：TM351论文编号：102870318-SX104学科分类号：080800硕士学位论文低速下永磁同步电机无位置传感器技术研究研究生姓名何洋学科、专业电气工程研究方向电气传动与控制系统指导教师储剑波副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonsensorlesstechnologyof

2、permanentmagnetsynchronousmotoratlowspeedAThesisinElectricalEngineeringbyHeYangAdvisedbyAssociateProf.ChuJianboSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要电动工具的核心是驱动电机，其性能的好坏直接决定了电动工具的优劣。传统驱动电机存

3、在转矩脉动大以及噪声等问题，限制了电动工具的进一步发展，因此考虑使用性能更加优异的永磁同步电机进行驱动。使用永磁同步电机作为驱动电机将面临两大难题：一是低速无位置算法的实现，受电动工具工作环境、成本以及低速过载极限工况等限制，必须对传统低速无位置算法进行优化；二是对其系统调速性能的改善。在此背景下，本文主要研究了永磁同步电机低速下无位置控制系统以及永磁同步电机速度环控制器优化研究两个方面，全文研究内容包括：首先，介绍了课题研究的背景及现状，阐述了永磁同步电机系统模型及矢量控制原理。其次，在传统脉振高频电压

4、注入法的基础上，对算法进行优化改进，研究了基于并联EPLL相位补偿的信号提取方案。该算法能够快速准确的提取位置信号，且有效减小系统角度误差问题。同时，对其逆变器非线性进行补偿，从而提高了系统动态性能，最终通过仿真验证了上述理论分析。再次，通过建立传统PI/IP控制器的传递函数，分析其动态性能，并据此研究了复合结构分数阶速度环控制器。进一步对该控制器的控制性能进行研究，设计出速度环理论参数，并利用仿真验证了该控制器的跟踪性以及鲁棒性。最后，搭建了基于MC56F82743的实验平台，阐述了硬件设计以及软件架构

5、流程，并对上述理论研究进行实验验证。关键词：永磁同步电机，速度环控制器，脉振高频信号注入法，矢量控制，无位置传感器技术I低速下永磁同步电机无位置传感器技术研究ABSTRACTThecoreoftheelectrictoolisitsdrivemotor,itdirectlydeterminestheperformanceoftheelectrictool.Thetraditionaldrivemotorhasmanyproblemssuchastorquerippleandnoise,whichlimit

6、sthefurtherdevelopmentofelectrictools.Therefore,thepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)withbetterperformanceisconsideredformotordrive.Usingpermanentmagnetsynchronousmotorasdrivemotorwillfacetwomajorproblems:oneistheimplementationofthelowspeedsensorlesste

7、chnology,forthelimitsoftheelectrictoolworkingenvironment,costandOverloadconditionatlowspeed,itisnecessarytooptimizethetraditionallowspeedsensorlesstechnology;thetwoistoimprovetheperformanceofthespeedregulatingsystem.Inthiscontext,thispapermainlystudiestwo

8、aspectsofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)sensorlesscontrolsystematlowspeedandthespeedloopcontrolleroptimizationofpermanentmagnetsynchronousmotor.Thewholeresearchisasfollowings:First,thebackgroundandcurrentsitua