永磁同步电机宽速域无位置传感器控制系统研究
永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、能量密度大、调速性能好等优点，因而受到广泛关注。在高性能的调速系统中，为了实现精准控制一般使用双闭环控制，传统的控制系统采用位置传感器检测转子位置信息，转子位置传感器对环境要求高、成本高且易损坏，因此限制了PMSM的使用环境，为了克服位置传感器的这些缺点，针对PMSM进行了无位置传感器位置估计的研究，设计一套宽速域无位置传感器控制系统，通过仿真和实验验证了所提方案的可行性。 本文根据PMSM的结构特点，推导出三种坐标系下的电机数学模型，介绍了SVPWM和矢量控制原理。在高速阶段采用滑模观测器的无传感器控制方法，然而滑模观测器也有比较突出的“抖振”问题和估计的转角相位滞后问题，为解决该问题，着重研究二阶超螺旋滑模观测器，针对控制过程中的估计误差、转角相位延迟等问题进行改进，在超螺旋算法的积分项中加入自适应系数，将开关函数改进为饱和函数，低通滤波器改进成为变截止频率的低通滤波器。在仿真平台中建立传统算法和改进算法的仿真模型，仿真结果表明改进算法动态响应快、估计精度高。在低速阶段电机的反电动势较小，滑模观测器法估计精度降低。为解决该问题，在低速阶段设计高频脉振电压注入法以提高低速运行时的估计精度。在仿真平台中建立高频脉振电压注入法控制模型，仿真结果表明，在低速下高频脉振注入法具有较好的估计精度，能够满足拖动系统控制要求。 为了验证所提方案的可行性，设计了基于TMS320F28335的电机控制平台，在开发的实验平台上首先进行了有位置传感器的基本运行实验，在此基础上引入无位置传感器控制算法，最后进行了对比实验。通过实验表明本文设计的改进滑模观测器在高速时转速估计误差较传统算法误差降低5r/min，转子位置估计精度较传统算法提高0.09rad，具有较高的估计精度，能够满足拖动系统控制要求。
永磁同步电机;无位置传感器控制;滑模观测器;高频脉振注入法
哈尔滨理工大学
硕士
电气工程
王旭东
2022
中文
TM341;TM301.2
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）