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《哈尔滨工程大学》 2010年
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海洋潜器全方位推进器主轴控制系统设计与实现

王嘉男  
【摘要】: 随着海洋权益与海洋资源的地位越来越重要,潜器作为其重要的开发工具也日益受到关注。主轴控制系统作为潜器的重要组成部分,其控制技术的好坏直接影响潜器的性能。永磁同步电动机无位置传感器控制技术不但能够降低系统成本,而且能够增加系统可靠性。 本论文的主要工作围绕海洋潜器全方位推进器主轴推进永磁同步电机控制系统的研究展开,采用永磁同步电机无位置传感器技术实现对主轴推进系统的控制。根据推进器主轴系统要求,进行了电动机系统选型,在此基础上建立永磁同步电机在d、q坐标系上的数学模型。根据永磁同步电机的特点以及主轴推进系统的要求,采用矢量控制技术实现潜器全方位推进器主轴系统的控制。 为了满足工作可靠实现简便的要求,给出了一种基于滑模观测器的潜器全方位推进器主轴电机无位置传感器控制方案,通过观测器获取磁极位置和转速信息,实现了基于转子磁场定向的矢量控制方式。为了解决静止和低速时由于电机反电动势太小以及电流检测信噪比较低等因素造成的转子磁链计算不准确问题,采用初始定位结合分段升频的启动策略,保证无位置传感器控制无死区运行,电动机有足够的启动转矩。分析了滑模观测器检测到的转子位置相位滞后的原因,提出一种易于实现的分段线性补偿方法对检测出的转子位置角进行相位补偿。 采用高性能控制芯片完成数字控制系统设计,选定基于母线电阻电流检测方法。硬件系统结构合理、实现简单可靠,能够满足永磁同步电动机无位置传感器控制的需要。进行了全方位推进器主轴永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的仿真和试验研究,仿真和试验结果表明无位置传感器算法性能优越。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U674.941

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