宽速域PMSM无传感器矢量控制系统

作     者：佟泉谊 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕德刚

授予年度：2021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 矢量控制 无位置传感器 滑模观测器 高频注入 

摘      要：永磁同步电机是一种功率因数高、结构简单、运行可靠且容易控制的电机类别,在生产生活的各个领域中有广泛的应用。在对表贴式永磁同步电机实现高性能的磁场定向控制过程中,确定转子位置信息是关键一环。在实际应用中通常使用位置传感器来获取转子位置信息,但位置传感器会增加设备的制造及养护预算、增大电机尺寸和重量,在长期使用过程中稳定性及可靠性也存在一定问题。本论文的研究目标是开发一种无转子位置/速度传感器控制系统,其性能可与基于传感器的永磁同步电机控制系统媲美。本文针对不同的速度区域开发不同的无传感器控制方法。在中高速域部分,针对传统滑模观测器现存的转速抖震及转子相位延迟的问题,基于终端滑模面的设计方法,设计新型滑模面,构建新型滑模观测器以提高转子位置估计精度和永磁同步电机控制系统的性能。在低速域部分,针对新型滑模观测器带载性能差的问题,引入高性能的方波脉振注入法,针对高频注入法中反正切函数存在的死区问题,引入锁相环算法。通过软件仿真平台分别对高频注入法和新型滑模观测器搭建系统仿真模型,对两种速域控制方案的观测性能进行验证。本文采用TMS320F28377搭建永磁同步电机无位置传感器控制系统实验平台,配合DSP内部功能模块设计驱动电路,针对中高速域及低速域不同无传感器的控制方法实现编写主程序和主中断程序,建立宽转速域的永磁同步电机调速系统。设计不同速域下、不同工况下的对比实验,验证本文控制方案的正确性及可行性。