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《哈尔滨工业大学》 2011年
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变频空调的PMSM无位置传感器调速系统的研究

李浩  
【摘要】:近年来,基于感应电机的变频空调已成为主流产品,其节能水平和性能有了一定的提高,但仍存在着功率因数低,起动电流大等缺陷。而采用永磁同步电机的变频空调不仅效率和功率因数较高,而且无需励磁,节能效果更佳。因此成为新一代变频空调研究的热点。但在永磁同步电机的矢量控制中,需要较精确的转子位置信息,而空调压缩机内高温高压的恶劣环境决定了永磁同步电机的控制中不能采用传统的机械传感器。因此寻找一种既简单又可靠的无位置传感器的控制方法就显得尤为重要。 本文主要是对空调压缩机内的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统进行了研究。详细推导出基于反电动势估计的滑模观测器和全阶状态观测器这两种磁极位置估算技术,并对这两种观测器在应用时存在的弊端进行了深入研究。 首先对传统滑模观测器进行了改进和扩展,采用了变滑模增益、Sigmoid切换函数以及反电动势自适应滤波等手段,有效的抑制了滑模观测器中的高频“抖振”,同时还在滑模观测器中引入了定子电阻的在线辨识,进一步提高了转子位置的估算精度及系统鲁棒性。另外在全阶状态观测器构造时,摒弃了电机机械转矩方程的使用,从而避免了如转动惯量等不确定参数的影响。 其次运用锁相环技术在观测器估算出反电动势之后,进行磁极位置的计算,从而消除了计算噪声。同时采用PDFF速度调节器抑制了因空调压缩机负载周期性变化而引起的转速波动。另外为解决基于反电动势估算的永磁同步电机无传感器控制时自起动难的问题,采用了预定位开环起动策略。 最后对永磁同步电机无传感的矢量控制系统进行了动静态性能及鲁棒性的仿真分析。并在此基础上完成了以DSP为核心的适用于空调压缩机的永磁同步电机驱动控制器的硬件电路设计和软件程序的编写。同时在搭建的实验平台上进行了改进型扩展滑模观测器磁极位置估算技术的实验验证,并对空调压缩机负载下的永磁同步电机无传感器控制系统的性能进行了实验分析。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM341;TM925.12

【参考文献】
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