检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：杨雷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

永磁同步单机具有高功率密度,高效率等优点在工业领域扮演重要角色。无位置传感器驱动技术可以降低成本并且提高系统可靠性,近年来已成为研究热点。高频信号注入法是低速区的较有效的无传感器控制技术。然而,该方法会引起高频噪音和电... 详细信息

永磁同步单机具有高功率密度,高效率等优点在工业领域扮演重要角色。无位置传感器驱动技术可以降低成本并且提高系统可靠性,近年来已成为研究热点。高频信号注入法是低速区的较有效的无传感器控制技术。然而,该方法会引起高频噪音和电磁兼容问题,致使该方法在使用场合上受到限制。因此,高频信号注入法需要结合相应的降噪策略以降低其负面影响。本文针对可降低高频噪音的随机频率电压注入法进行了研究。首先分析了传统高频信号注入法的基本原理。建立永磁同步电机高频数学模型,在高频电压的激励下,电机绕组可以简化为纯电感模型。内置式永磁同步电机具有凸极特性,使其高频电流响应中含有转子位置信息,通过合理的信号处理方式可以得到电机转子位置,从而实现电机无传感器控制。第二章分析了高频方波电压注入法和高频正弦波电压注入法的基本原理,并通过Matlab/Simulink软件对两种方法进行了验证。在上述分析结果的基础上,本文对随机频率电压信号注入法进行研究。传统高频信号注入法使用固定频率注入信号,使其电流功率谱密度过于集中,因此产生的噪音尖锐刺耳。使用频率随机变换的电压信号可以有效拓展并降低电流的频谱分布。基于以上原理,本文研究了随机频率电压注入法转子位置提取方式。针对高频注入法受数字系统延时影响机理进行了分析,并提出了相应的解决策略。从电流功率谱密度的角度对传统固定频率注入法和随机频率注入法进行比较分析。尽管随机频率注入法可以有效降低噪音问题,但其电流功率谱密度仍然存在离散谱成分,即仍有集中分布的频率成分。本文从理论上分析了离散谱产生的原因,并提出了相应的解决优化策略。实验结果和理论分析结果吻合,皆证明半周期切换随机频率注入法降低噪音的有效性。最后,通过基于ARM的永磁同步电机实验平台对本文研究内容进行了实验验证。实验表明,随机频率电压注入法可以有效拓展电流功率密度谱,使噪音得到降低。同时,该方法可以较准确的估计电机的位置以及转速信息,保证电机控制性能。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制高频信号注入法功率谱密度

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永磁电机低载波比无传感器控制策略研究

永磁电机低载波比无传感器控制策略研究

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作者：付炎哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着功率电路和永磁材料的发展,永磁同步电机因其高功率密度、高效率、可靠性好等优点取代感应电机在工业和生产生活中得到应用。近些年电力电子技术和微电子技术发展迅速,在中小功率场合逆变器的开关频率得到提高。但是在某些大功率应... 详细信息

随着功率电路和永磁材料的发展,永磁同步电机因其高功率密度、高效率、可靠性好等优点取代感应电机在工业和生产生活中得到应用。近些年电力电子技术和微电子技术发展迅速,在中小功率场合逆变器的开关频率得到提高。但是在某些大功率应用中,受开关损耗等原因的限制,逆变器开关频率仍然无法提高。另一方面高速永磁同步电机投入工业使用,使得永磁同步电机低载波比控制策略成为热点。在低载波比条件下,受到电流环耦合效应影响,电机的动态性能受到限制。同时,转子位置观测器的设计需要考虑延时和离散化方式对观测精度的影响。因此,本文对永磁电机低载波比无传感器控制策略进行研究,针对电流控制器和转子位置和转速状态观测器进行研究并改进。首先本文在连续域内对三种坐标系下的永磁同步电机的数学模型进行构建。然后在扩展反电动势概念的基础上建立电机复矢量模型。通过在连续域内对电机复矢量模型的微分方程求解,推导出旋转坐标系下内置式永磁同步电机的离散化数学模型。并以此为基础,开展后续研究工作。本文分析了耦合对于矢量控制的影响,并对解决策略进行研究。通过零极点分布图和伯德图,对传统PI控制器、前馈解耦电流控制器、反馈解耦电流控制器以及复矢量电流控制器进行了理论分析。仿真和实验结果都证明,在相同的控制器参数下复矢量电流控制器解耦性能优于其他控制器。为提高转子位置和转速的观测精度,本文研究了低载波比条件下的转子位置观测方法。相比于传统连续域设计观测器后再离散化的方法,本文研究了直接在离散域内设计观测器的方法。并通过实验对两种方法进行了对比。此外,本文使用了双采样双更新和数字系统延时补偿的策略以降低低载波对控制系统的负面影响。最后,通过Matlab/Simulink仿真和基于ARM平台的永磁同步电机对拖平台上实验,实现永磁同步电机低载波比无传感器运行。对比低载波比时传统PI控制器、反馈解耦、前馈解耦及复矢量电流控制器的解耦性能,验证复矢量解耦效果最优。并且在采用双采样双更新和延时补偿策略后实现离散域内转子位置观测器设计,实验结果表明所设计观测器对转子位置和转速的估测精度明显提高。

关键词：永磁同步电机低载波比电流控制器无位置传感器控制双采样双更新延时补偿

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小型水泵电机的无位置控制研究

小型水泵电机的无位置控制研究

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作者：许欢东南大学

学位级别：硕士

研究水泵的节能途径与措施,提高其运行效率,降低系统能耗,对我国实现节能减排,经济、社会可持续发展具有重要意义。选用无位置传感器运行的永磁无刷电机作为驱动系统是水泵发展的必然趋势。本文以小型水泵电机为对象,采用端电压检测和... 详细信息

研究水泵的节能途径与措施,提高其运行效率,降低系统能耗,对我国实现节能减排,经济、社会可持续发展具有重要意义。选用无位置传感器运行的永磁无刷电机作为驱动系统是水泵发展的必然趋势。本文以小型水泵电机为对象,采用端电压检测和滑模变结构控制技术,研究永磁无刷电机无位置传感器控制策略。首先,本文根据无刷直流电机数学模型,结合反电势检测法的无位置传感器控制原理,利用Matlab/Simulink建立算法仿真模块;再根据永磁同步电机数学模型,建立基于滑模观测器的速度、电流双闭环系统仿真模型。仿真结果表明两个仿真模型对负载具有较强的鲁棒性,能够有效抑制各种抖动,验证了所采用无位置传感器控制策略的可行性。其次,基于dsPIC33FJ32MC204芯片研究控制系统的软、硬件结构,功能原理及其实现方法。硬件设计时通过使用智能功率模块,控制系统总体结构大大简化。通过数字滤波器实现反电势滤波与过零判断,大大提高反电势过零点的检测精度。通过饱和函数取代传统符号函数,削弱传统滑模固有的抖振影响。最后,根据设计方案搭建了小型水泵无位置传感器控制实验平台,通过实验验证了设计方案的合理性与正确性。采用三段式起动法起动电机。实验结果表明两种控制策略均较理想地实现了小型水泵无位置运行,反电势检测法能够准确检测到电机换相时刻,滑模观测器对转子角度具有较高估算精度。通过变PI参数电流环起动方式,电机起动性能大大改善。正弦波无位置传感器控制的双闭环系统对负载的抗干扰效果显著,鲁棒性更强。

关键词：小型水泵永磁无刷电机无位置传感器控制反电势检测滑模观测器

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电动车用永磁同步电机低速无传感器矢量控制研究

电动车用永磁同步电机低速无传感器矢量控制研究

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作者：徐相帅湖南大学

学位级别：硕士

在环境和能源的双重压力下,高效、环保和节能的新能源电动汽车得到了飞速发展。与此同时,电动车产业化发展过程中涌现出许多亟待解决的技术问题,驱动电机及其控制系统研发就是其中的一大关键。永磁同步电机因其功率密度大、效率高、转... 详细信息

在环境和能源的双重压力下,高效、环保和节能的新能源电动汽车得到了飞速发展。与此同时,电动车产业化发展过程中涌现出许多亟待解决的技术问题,驱动电机及其控制系统研发就是其中的一大关键。永磁同步电机因其功率密度大、效率高、转矩性能好等一系列优势,在现有的电动车驱动系统中成为首选电机,对电动车用永磁同步电机的控制技术也进而受到广泛关注。准确获取电机转速和转子位置是实现高质量矢量控制的关键。传统的闭环系统中采用机械式位置传感器,不仅增加了成本,而且降低了系统的可靠性,尤其在工况复杂、工作环境相对恶劣的电动汽车上尤为突出。因此,无位置传感器永磁同步电机矢量控制技术应运而生,并成为近年来研究的热点。目前己有的无传感器控制方法在电机的中、高速段均可获得良好的控制性能,但在低速段的控制效果不甚理想。国外学者提出了脉振高频电压注入法,该方法能够在低速段有效检测出电机转子位置,但是转速反馈环节和观测器环节中的滤波器造成了系统相位滞后并限制了系统带宽,且注入的脉振高频信号也给系统带来了噪声问题。因此,本文针对基于辅助信号注入法的无位置传感器永磁同步电动机控制系统开展了深入研究,以期获得改善控制性能的方法。首先探讨了永磁同步电机的结构特点和数学模型,总结归纳了永磁同步电动机的矢量控制算法和无位置传感器控制策略,并分析了电压空间矢量算法的工作机理。在此基础上,以插入式永磁同步电动机为研究对象,以其低速段运行性能为关注点,推导了传统脉振高频电压注入法下的电机数学模型,并详细分析了注入原理和提取含有位置信息的高频响应信号的过程,探讨了观测器的设计,最后采用id=0的控制策略,利用计算机工具对该控制算法进行了仿真建模和分析。针对脉振高频电压注入法引入滤波器造成的系统带宽限制和动态性能减弱的问题,研究了基于方波高频电压注入的永磁同步电动机无位置传感器控制策略。提出一种新的基波信号和高频响应电流信号分离的方法,减少了控制系统中滤波器的使用;通过优化观测器环节上的参数设计,进一步提高了系统带宽和系统动态性能;经仿真分析验证了该方法的正确性。在理论研究和仿真分析基础上,以TMS320F28335为主控芯片,搭建了基于方波高频电压信号注入的永磁同步电动机无位置传感器控制系统实验平台,分别对电机的空载加速、减速和负载工况进行了试验研究,验证了所提控制算法的可靠性和有效性。

关键词：电动汽车插入式永磁同步电机无位置传感器控制高频信号注入

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基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制技术

基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制技术

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作者：薛映霞中国矿业大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机因其体积小、运行效率高、可靠性强等特点,在各种高性能交流系统中得到了广泛的应用。由于位置传感器在一些特殊场合的应用局限性,无传感器控制技术应运而生并受广大学者青睐,成为近几年交流电机传动领域的研究热点。在... 详细信息

永磁同步电动机因其体积小、运行效率高、可靠性强等特点,在各种高性能交流系统中得到了广泛的应用。由于位置传感器在一些特殊场合的应用局限性,无传感器控制技术应运而生并受广大学者青睐,成为近几年交流电机传动领域的研究热点。在分析无传感器技术的研究现状以及存在问题的基础上,本文对内埋式永磁同步电机零低速运行时的无传感器技术进行了深入的研究,力图提高无传感器系统的控制精度以及动态响应速度。根据坐标变换理论,对永磁同步电机三相原始数学模型进行简化,建立了两相坐标系下的数学模型。基于矢量控制理论,采用0di(28)电流控制方法以及电压空间矢量调制策略,搭建仿真模型,对有传感器控制的永磁电机矢量控制作了算法验证。建立了永磁同步电机的高频数学模型,分析了两相静止坐标系下注入高频正弦电压信号估算转子位置角的基本原理以及实现过程。重点研究了影响位置估算精度的重要误差源:逆变器非线性因素。对每种非线性因素产生的误差电压建模,得到总的误差电压表达式。对于一相桥臂的上下功率器件开关状态切换时,重点分析了上下IGBT寄生电容的充放电过程,得到器件关断延时时间与电流大小的函数关系式。采用方波误差电压模型对电压参考值进行实时的前馈校正,提高了转子位置的估算精度。为了简化信号处理过程,提高无传感器控制系统的带宽,研究了高频方波电压信号注入的无传感器控制方法。高频旋转方波注入法是基于一定的矩阵运算求出包含转子位置角信息的电感矩阵,进而计算出转子位置角,实现过程中需提取高频信号的包络线,影响了系统的响应速度。重点分析了采用脉振方波信号注入法实现转子位置角估算的基本原理,提出了一种无需滤波器通过简单的算术运算即可提取高频电流的信号处理方法。由于注入信号的频率较高且信号处理过程中无需滤波器,很大程度上提高了系统的带宽。采用方波信号注入法与电压脉冲法的混合信号注入法检测了转子初始位置角。搭建了永磁同步电机无传感器矢量控制系统实验平台,通过双脉冲实验测试了IGBT关断特性,验证了逆变器非线性因素补偿方案的有效性;完成了同步坐标系下注入高频方波信号的无传感器控制实验,验证了系统的控制性能。

关键词：无位置传感器控制逆变器非线性特性高频方波信号注入法系统带宽

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基于自适应陷波滤波器的内置式永磁电机转子位置观测方法

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中国电机工程学报 2016年第9期36卷 2521-2527页

作者：张国强王高林徐殿国付炎倪荣刚哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

针对逆变器非线性和磁场空间谐波引起定子电流及反电动势产生6k±1次谐波,进而导致6k次转子位置脉动观测误差,提出一种改进的基于有效磁链模型的自适应滤波转子位置观测方法,实现无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent... 详细信息

针对逆变器非线性和磁场空间谐波引起定子电流及反电动势产生6k±1次谐波,进而导致6k次转子位置脉动观测误差,提出一种改进的基于有效磁链模型的自适应滤波转子位置观测方法,实现无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统准确解耦控制,改善其控制性能。通过自适应陷波滤波器(adaptive notch filter,ANF)滤除指定的反电动势观测值谐波分量,从而提高正交软件锁相环获得转子位置信息的精度。该方法根据谐波分析结果,通过最小均方算法(least mean square,LMS)在线连续调整滤波器参数,保证了转子位置观测器的快速收敛性。最后通过2.2k W IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。

关键词：内置式永磁同步电机无位置传感器控制位置观测误差自适应陷波滤波器最小均方算法

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永磁电机无传感器控制系统低速动态性能提升策略

永磁电机无传感器控制系统低速动态性能提升策略

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作者：袁碧荷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有结构坚固、高动态性能、高转矩惯量比、高转矩电流比及控制灵活等优点,广泛应用于工业驱动领域。而位置传感器直接导致成本提高、系统可靠性下降,因而无传感器控制领域近年来发展为研究热点。但该运行模式有动态性能降... 详细信息

永磁同步电机具有结构坚固、高动态性能、高转矩惯量比、高转矩电流比及控制灵活等优点,广泛应用于工业驱动领域。而位置传感器直接导致成本提高、系统可靠性下降,因而无传感器控制领域近年来发展为研究热点。但该运行模式有动态性能降低的弊端,限制了永磁同步电机在高性能需求的领域的应用。低速及零速域无传感器控制通常采用高频注入法,其使用的数字滤波器不可避免的降低了控制系统带宽。与此同时,不精确的观测反馈量、观测器参数和动态品质差的控制器均会降低系统刚度。因此,本文对基于高频注入的内置式永磁同步电机无传感器控制系统带宽及刚度提升问题进行研究。在建立永磁同步电机数学模型的基础上,分析无传感器控制系统非理想因素对电流环和速度环带宽的影响。针对在参数失配情况下,分析位置观测器对控制系统稳定性的影响。论证了去除信号处理过程中使用的数字滤波器以及速度反馈低通滤波器可以提高系统带宽。为了去除数字滤波器以提高控制系统带宽,对基于模型预测的高频方波注入无传感器控制策略进行研究。由注入高频电压与电流时序关系,简化信号分离和转子位置误差提取控制算法,从而去除数字滤波器。应用所提出的改进的转子位置观测器,得到转矩脉动更小的观测转速,去除速度反馈数字滤波器。采用基于模型预测法的转速预测方案,得到超前于观测转速的预测转速,将其作为速度反馈提升系统动态性能。为了提高控制系统刚度,研究永磁同步电机无传感器自抗扰控制策略。分析系统参数及观测器带宽对刚度的影响,结合系统速度环自抗扰控制器状态方程数学模型,采用扩张状态观测器观测并补偿扰动,非线性误差反馈控制器快速平稳的控制误差反馈,提高了系统鲁棒性。在系统不失稳的条件下,分析扩张状态观测器及非线性误差反馈控制器,并给出其参数设计方法。最后,在理论分析及仿真的基础上,利用IPMSM对拖加载平台,对所研究的基于模型预测的无位置传感器自抗扰控制系统的动态性能进行实验验证。加减速实验验证控制策略使系统具有良好的运行特性,电流环及速度环带宽测试验证了该策略提高带宽的有效性,有无自抗扰控制器的刚度实验表明自抗扰策略提高了刚度,所研究的控制策略提升了系统动态性能。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制动态性能自抗扰控制模型预测

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基于电感法转子位置估计的无刷直流电机控制系统研究

基于电感法转子位置估计的无刷直流电机控制系统研究

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作者：王超长安大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的发展,永磁无刷直流电机在本体结构上更加简单,运行更加稳定可靠,调速性能更加优良,在工业控制领域和家用电器领域的应用越来越广泛。无刷直流电机在运行时,需要依靠位置传感器对转子位置进行检测,这使得电机的体积增... 详细信息

随着电力电子技术的发展,永磁无刷直流电机在本体结构上更加简单,运行更加稳定可靠,调速性能更加优良,在工业控制领域和家用电器领域的应用越来越广泛。无刷直流电机在运行时,需要依靠位置传感器对转子位置进行检测,这使得电机的体积增大,制造成本增加,运行可靠性受到影响。为使无刷直流电机适用于更多场合,对无位置传感器无刷直流电机控制技术进行深入研究具有重要意义。在无位置传感器无刷直流电机运行控制中,反电势过零点法应用最为广泛,但是电机尚未启动时,定子绕组中没有反电势,检测不到转子位置信号,所以无位置传感器无刷直流电机的转子初始位置检测是首先要解决的问题。本文首先根据无刷直流电机的数学模型及运行原理,对无位置传感器无刷直流电机的反电势过零检测控制原理及过零检测电路的设计进行了分析。为解决电机速度为零或者速度很低时,能获得有效的反电动势信号,本文在分析比较现有启动方法的基础之上,提出了一种基于定子绕组电感法估计转子初始位置—转子闭环加速启动法。实验平台的搭建是以TI的DSP为主控芯片,采用研旭TMS320F28335开发板与无刷直流电机驱动板控制驱动无位置传感器无刷直流电机。电机驱动板的原理图设计采用Altium Designer 16,电机控制程序在CCS6开发环境中编写调试。实验证明,所设计的电机驱动板与电机控制程序能够很好的完成利用定子绕组电感法实现无位置传感器无刷直流电机的启动,并且控制系统结构简单、响应快、可靠性高。

关键词：无刷直流电机无位置传感器控制定子绕组电感法转子位置估计

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永磁同步电动机全转速范围基于模型参考自适应的无传感器控制

永磁同步电动机全转速范围基于模型参考自适应的无传感器控制

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作者：钟臻峰浙江大学

学位级别：硕士

针对永磁同步电动机单一无位置传感器控制方法难以满足全转速范围运行要求、且起动阶段特殊等缺点,本文提出了一种基于分段PI调节器的模型参考自适应控制方法(MRAS)。利用该方法,电机可以在全转速范围条件下得到较好的控制效果。此外,... 详细信息

针对永磁同步电动机单一无位置传感器控制方法难以满足全转速范围运行要求、且起动阶段特殊等缺点,本文提出了一种基于分段PI调节器的模型参考自适应控制方法(MRAS)。利用该方法,电机可以在全转速范围条件下得到较好的控制效果。此外,本文利用PWM驱动信号占空比与直流母线电压重构定子三相反电势,可以使电机在任意转子初始位置闭环起动并能稳定运行在低转速下。本文以风机负载的1.5kW内置式永磁同步电动机为研究对象,开展了 Matlab仿真研究,并且根据仿真搭建了基于STM32F407单片机的实验平台。经过详细的实验,并对实验数据进行分析比较后,证明了基于分段PI调节器的MRAS无传感器控制系统能够在电机全转速范围获得良好的控制效果。并与传统的基于固定PI调节器的MRAS系统进行比较,证明了分段PI调节器MRAS系统有更好的观测精度与稳定性。

关键词：永磁同步电动机模型参考自适应控制无位置传感器控制分段PI调节器位置闭环起动全转速范围运行

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基于自适应线性神经元滤波的内置式永磁电机转子位置观测器

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电工技术学报 2016年第6期31卷 47-54页

作者：张国强王高林倪荣刚徐进曲立志徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

为提高无位置传感器内置式永磁同步电动机(IPMSM)控制性能,提出一种改进的基于反电动势模型的自适应滤波转子位置观测器。针对逆变器非线性和磁场空间谐波引起扩展反电动势6k±1次谐波,进而产生6k次转子位置脉动观测误差问题,提出... 详细信息

为提高无位置传感器内置式永磁同步电动机(IPMSM)控制性能,提出一种改进的基于反电动势模型的自适应滤波转子位置观测器。针对逆变器非线性和磁场空间谐波引起扩展反电动势6k±1次谐波,进而产生6k次转子位置脉动观测误差问题,提出一种基于递归最小二乘算法自适应线性神经元滤波器的转子位置观测方法,从而实现IPMSM矢量控制系统准确解耦控制。该方案能够在线连续调整权重分量,保证了转子位置观测器的快速收敛性。通过自适应滤波器滤除指定的反电动势观测值谐波分量,从而提高正交软件锁相环获得转子位置信息的准确度。最后通过模型仿真和2.2k W IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。

关键词：内置式永磁同步电机无位置传感器控制位置观测误差自适应线性神经元滤波器权重在线更新

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