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基于DSP的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究与开发

曾文涛  
【摘要】:永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)电力拖动系统以其优异的性能在各个领域得到了广泛的应用。但是对于某些无法安装位置传感器的系统,如空调压缩机,或者对成本比较敏感而无法使用传感器的系统,如何准确估计出转子位置成为无位置传感器永磁同步电机控制系统的关键。本论文对转子位置的估计方法进行了改进和仿真,搭建了系统软硬件平台,对控制方案进行了完整的实验验证,最终应用到压缩机寿命测试平台的开发中。首先,本文介绍了永磁同步电机控制系统的基本理论,包括永磁同步电机数学模型、控制策略等,对如何扩展空间矢量(Space Vector Pulse Width Module,SVPWM)的实际电压输出范围进行了初步研究。其次,使用饱和函数和S型函数替换了传统的开关函数,减弱了传统滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)导致的抖振,并对三种函数的效果分别进行了仿真对比,此外使用两级滤波代替一级滤波以及锁相环(Phase Locked Loop,PLL)代替反三角函数来进一步改善角度和速度的估计效果,尤其是改进了同步电机从他控运行到自同步运行的切换方法,新方法VF参数选取简单、切换平稳、可靠性高。最后,论文对系统的硬件和软件控制流程进行了详细说明,并在Matlab/Simulink上对各种算法进行了仿真,此外在基于TMS320F28035的实验平台上完成了控制系统的各项性能测试。


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