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《哈尔滨工业大学》 2019年
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永磁同步电机无位置传感器宽速域控制技术研究

王叡琦  
【摘要】:由于永磁同步电机的转子不需要电源,所以相比于感应电机具有体积小、质量轻、效率高等优点,因此得到了广泛应用。然而,它的缺点之一是要根据转子磁极的位置来控制电流的相位,这就要使用位置传感器。位置传感器会加大电机的尺寸和重量并且了降低系统的可靠性,使其在某些应用场合不适用。因此本文对永磁同步电机的零、低速和中、高速的无传感器控制策略进行研究。在分析了永磁同步电机的基本数学模型以后,使用i_d=0的转速电流环的矢量控制方法,分析了其高频数学模型。为后续零低速采用的高频信号注入法奠定基础。在研究零低速无传感器控制策略时,通过对传统方法产生的转子位置收敛不唯一以及使用滤波器带来的相位延迟缺陷,研究了一种在静止轴系下注入高频正交正余弦信号的方法,该方法再对激励出的高频电流信号解调和一系列的数学运算处理后,提取包含转子位置信息的正弦和余弦信号,消除滤波器的使用带来的不利影响,实现转子位置的精确定位。在研究中高速无传感器控制策略时,考虑到由于逆变器非线性对于传统滑模观测器法带来的谐波影响,提出了一种基于同步频率跟踪滤波的全阶滑模观测器法。该方法用全阶滑模观测器代替了传统的二阶滑模观测器,避免了由于使用滤波器带来的相位延迟缺陷。并使用一种同步频率函数对观测的扩展反电势信号进行滤波,该滤波器通过追踪当前变化的定子电流,滤除掉不属于跟踪信号的谐波,实现对定子电流的静态跟踪。转子位置和速度中谐波含量明显得到明显抑制,且转子位置误差明显降低。为进一步验证算法,在Matlab/Simulink上建模,并利用实验室现有的内置式永磁同步电机和dSPACE半实物半仿真平台进行硬件实验验证。结果表明,本文设计的位置估计方法在一定程度上提高了位置观测的准确性,达到了预期目标。
【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】:2019
【分类号】:TM341

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