永磁同步电机无位置传感器矢量控制的研究

作     者：吴凯宏 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：储剑波

授予年度：2014年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：永磁同步电机 无位置传感器 矢量控制 滑模观测器 

摘      要：永磁同步电机以效率高、体积小等优点被广泛用于工业控制中。得益于永磁同步电机的应用，洗衣机的性能不断提高。本文以永磁同步电机为研究对象，在矢量控制的基础上，对其在全速范围内无位置传感器技术进行了研究。 首先，建立了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型，研究了矢量控制理论。在此基础上，建立了永磁同步电机速度、电流双闭环控制系统，并详细介绍了系统实现流程。 其次，对滑模观测器的原理进行了研究，并对传统滑模观测器进行了改进。改进的滑模观测器采用新型的连续函数代替原来的开关函数，由锁相环提取到准确的速度、位置信号，有效地减小了抖振。同时设计了一种无相位延迟的滤波器来提取反电动势，具有良好的滤波效果，简化了系统结构。通过Matlab搭建的仿真模型来证明该方法的可行性。 再次，为了解决零/低速下的无位置传感器运行的问题，采用基于饱和效应的脉冲电压注入法进行初始位置检测，以及旋转电流矢量闭环控制进行低速启动。针对旋转电流矢量闭环控制，研究了速度开环、电流闭环的自启动过程，进一步分析了“转矩-功角自平衡原理和稳定条件。 最后，搭建了Freescale公司的DSP56F8037为核心的硬件实验平台并进行了软件编程调试。调试结果基本上达到了系统设计要求，验证了本方案的可行性与正确性。