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面贴式永磁同步电机低速无位置传感器技术研究

作　者: 李帅
导　师: 周波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: 面贴式永磁同步电机无位置传感器控制矢量控制脉动高频电压注入法
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着电力电子技术和电机控制技术的发展,永磁同步电机在交流传动领域得到了广泛的应用。永磁同步电机的控制需要准确获知转子位置和速度,为此而安装的机械式传感器不仅增加了系统的成本和复杂性,而且降低了系统的可靠性。为了解决该问题,无位置传感器技术应运而生,成为电机控制领域的研究热点。低速无位置传感器控制是实现全速度范围无位置传感器控制的关键,引起了国内外学者的广泛关注。本文主要研究面贴式永磁同步电机低速无位置传感器控制的基本原理和实现方法,采用脉动高频电压注入法进行转子位置和速度估算,实现从起动到低速运行的无位置传感器控制。本文首先分析了永磁同步电机的数学模型以及矢量控制的基本原理,选取了id=0的电流控制策略,并搭建了永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,仿真结果验证了矢量控制系统良好的性能;其次研究了面贴式永磁同步电机的饱和凸极特性以及脉动高频电压注入法的基本原理,给出了初始位置估算和低速无位置传感器运行两个阶段的具体实现方案,并搭建了面贴式永磁同步电机无位置传感器控制系统的仿真模型,仿真结果验证了该方案的可行性;然后介绍了基于TMS320LF2407A DSP和PS21865 IPM的硬件平台,并给出了软件设计的思路和流程;最后针对一台800W面贴式永磁同步电机进行了实验研究,包括起动和低速运行两个阶段,实验结果表明该无位置传感器控制方法能较为有效地实现位置估算,具有一定的实用性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-17
  1.1 永磁同步电机及其控制技术概述  12-13
  1.2 无位置传感器控制技术概述  13-15
  1.3 论文的主要研究内容  15-17
第二章永磁同步电机矢量控制系统  17-24
  2.1 引言  17
  2.2 永磁同步电机的数学模型  17-20
  2.3 永磁同步电机的矢量控制  20-21
  2.4 永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章基于脉动高频电压注入法的无位置传感器控制系统  24-40
  3.1 引言  24
  3.2 脉动高频电压注入法原理  24-27
    3.2.1 面贴式永磁同步电机饱和凸极性分析  24-25
    3.2.2 高频电压注入与位置信号提取  25-27
  3.3 初始位置估算  27-31
    3.3.1 转子位置初次估算  28-29
    3.3.2 直轴正方向判断  29-31
  3.4 低速无位置传感器运行  31-33
  3.5 仿真分析  33-39
    3.5.1 初始位置估算  33-36
    3.5.2 低速无位置传感器运行  36-39
  3.6 本章小结  39-40
第四章 SPMSM 无位置传感器控制系统的软硬件设计  40-60
  4.1 引言  40
  4.2 系统硬件设计  40-52
    4.2.1 DSP 控制电路设计  41-44
    4.2.2 主功率电路设计  44-46
    4.2.3 调理电路设计  46-52
    4.2.4 辅助电源电路设计  52
  4.3 系统软件设计  52-59
    4.3.1 软件整体设计  53-54
    4.3.2 子功能模块设计  54-58
    4.3.3 数字滤波器设计  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章实验结果及其分析  60-63
  5.1 引言  60
  5.2 初始位置估算实验  60-62
  5.3 低速无位置传感器运行实验  62
  5.4 本章小结  62-63
第六章总结与展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
在学期间发表的学术论文和研究成果  69

面贴式永磁同步电机低速无位置传感器技术研究

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