文章目录

致谢

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 无位置传感器控制技术研究现状

    1.2.1 零低速无位置传感器控制技术

    1.2.2 中高速无位置传感器控制技术

    1.2.3 无位置传感器复合控制技术

1.3 本文主要研究内容

第2章 永磁同步电机数学模型及矢量控制技术

2.1 永磁同步电机的结构

2.2 永磁同步电机的数学模型

    2.2.1 三相静止坐标系下的数学模型

    2.2.2 两相静止坐标系下的数学模型

    2.2.3 旋转坐标系下的数学模型

2.3 矢量控制技术

2.4 SVPWM调制技术

    2.4.1 SVPWM调制技术概述

    2.4.2 SVPWM算法的合成原理

2.5 本章小结

第3章 永磁电机无位置传感器的转子位置估计算法

3.1 基于磁链观测器的无位置传感器算法

    3.1.1 传统磁链观测器模型

    3.1.2 带修正矢量的磁链观测器模型

    3.1.3 仿真分析

3.2 基于滑模观测器的无位置传感器算法

    3.2.1 滑模变结构控制理论

    3.2.2 滑模观测器模型设计

    3.2.3 仿真分析

3.3 两种观测器的仿真对比

3.4 本章小结

第4章 风机系统复杂工况下的全速度运行策略

4.1 IF开环控制

    4.1.1 起动预定位

    4.1.2 IF开环运行的稳定性分析

4.2 复合控制策略切换方法设计

    4.2.1 零低速开环往中高速闭环的切换

    4.2.2 中高速闭环往零低速开环的切换

4.3 考虑带速条件的起动复合控制策略

    4.3.1 初始转速检测

    4.3.2 电机反转状态下带速起动

    4.3.3 电机正转状态下带速起动

    4.3.4 电机带速起动复合控制策略

4.4 本章小结

第5章 无位置传感器控制实验结果与分析

5.1 硬件平台设计

5.2 软件架构设计

5.3 实验结果分析

    5.3.1 IF开环控制的实验验证

    5.3.2 切换方法可靠性分析

    5.3.3 带速起动复合控制策略测试

    5.3.4 电机系统加减载分析

    5.3.5 电机全速度运行测试

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

作者简历

文章摘要:永磁同步电机具有结构简单、体积小、功率密度大、转矩惯量比高等优点,在日常生产生活中具有广泛的应用。由于在某些特殊场合下,电机的机械编码器无法使用或者可靠性下降,若要实现对电机的高性能矢量控制,那么对无位置传感器控制技术的研究显得十分必要。首先,本文介绍了永磁电机在无位置传感器控制领域的研究现状,分别对零低速、中高速和无位置传感器复合控制技术三部分作了详细介绍,说明无位置传感器控制技术的重要意义。同时,对于永磁电机的结构和数学模型进行了阐述,并介绍了矢量控制技术和空间矢量脉宽调制技术。其次,在电机两相静止坐标系下,针对纯积分器所带来的误差累积和直流偏置累积问题,设计了带修正矢量的磁链观测器模型,提高了转子位置观测精度。根据滑模变结构控制理论设计了滑模观测器模型,利用锁相环对电机转子位置和转速进行估计。通过仿真对比和分析,选择带修正矢量的磁链观测器模型作为风机系统的无位置传感器算法。再次,针对磁链观测器在电机零低速阶段不适用的问题,采用IF开环控制实现电机的零低速运行,并针对电机零低速开环与中高速闭环两种控制方式的切换设计了两种切换方法,实现电机的双向自由切换。考虑风机在外部环境影响下可能在起动前处于带速状态,通过两次短路电流法对电机初始转速进行检测,根据电机正反转情况,投入到对应的带速起动复合控制策略,提高了电机控制系统起动的成功率和安全性。最后,搭建了永磁电机无位置传感器矢量控制系统的硬件平台,设计了相应的软件程序,并对电机的无位置传感器算法进行了相关实验验证,证明了本文所提出的控制算法的稳定性、切换方法的可靠性和起动策略的有效性。

文章来源：《电工技术学报》 网址: http://www.dgjszzs.cn/qikandaodu/2021/1110/852.html