永磁同步電機的資料和仿真模型與無速度傳感器控制的論文免費下載

　　復雜的機械傳感器加大了閉環(huán)調速系統(tǒng)的空間尺寸、成本，并且限制了使用條件、降低了系統(tǒng)的可靠性，無機械傳感器調速系統(tǒng)優(yōu)勢越來越明顯。本文分析了永磁同步電機的結構、數(shù)學模型及其調速方法，結合坐標變換理論、SVPWM 調制技術構建了永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng) Simulink 仿真模型，分析其調速性能。接著研究了基于反電動勢直接計算法、模型參考自適應法、滑模觀測器法等三種轉速位置辨識方法，仿真結果表明采用無機械傳感器的矢量控制系統(tǒng)有較優(yōu)的調速性能。并提出了滑模觀測器法結合模型參考自適應法的新型轉速位置辨識技術，提高了轉速位置的估算精度，有效的削弱了系統(tǒng)的抖振，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。并分析了永磁同步電機轉子初始位置的估測方法以及無機械傳感器系統(tǒng)的啟動問題，選取了 I-F 開環(huán)啟動方案。最后搭建了基于 DSP28335 的實物平臺，開發(fā)基于 C#語言的上位機，對系統(tǒng)做了主要測試。

　　交流電機驅動系統(tǒng)搭乘電力電子技術日臻成熟的東風，在調速領域聲名鵲起，逐漸成為業(yè)內的中流砥柱。諸如矢量控制、直接轉矩控制等優(yōu)秀的方法，使其優(yōu)勢更加突出。1983 年，稀土永磁體—釹鐵硼成功研制，它磁特性優(yōu)異，來源十分廣泛，成本低，成為高性能永磁材料發(fā)展的新成果，有效的改善了永磁同步電機的性能。永磁同步電機功率因數(shù)極高，當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行時，轉子銅耗非常的小，甚至在多數(shù)情況下轉子損耗可以忽略不計；并且功率密度大，方便使用；還具有轉矩脈動小、運行穩(wěn)定的特點。負載轉矩突變時，通過適當調節(jié)電機功角，永磁同步電機可以馬上使轉速保持不變，并且永磁同步電機短時間最大輸出轉矩可以達到其額定值的兩倍以上。在閉環(huán)調速系統(tǒng)里，要通過軸上安裝的機械類裝置，來獲取電機的轉子位置及轉速。機械傳感器［1、2］提供所需的信號的同時，也帶來了一些問題：（1）增大了空間尺寸、體積，（2）增大了故障率；（3）使用范圍減??；（4）成本昂貴。

　　可見，無機械傳感器技術具有很大的市場價值，但該技術在工程實際應用中仍不成熟，還需要解決很多問題。本文正是在此背景下開展的相關研究，側重于永磁同步電機上的應用，討論了不同的轉速位置辨識方案，并基于獨立辨識的思路，提出了 SMO 與 MRAS 結合的辨識技術。

　　本文研究的對象是表貼式永磁同步電機（SPMSM），在其磁場定向控制的基礎上，廣泛分析相關轉速位置辨識方法，通過對比分析，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。并討論了如何實現(xiàn)無機械傳感器控制系統(tǒng)下的起動，對比了幾種轉子初始位置檢測手段。本文大致從以下幾個章節(jié)展開分析。

　　第一章：介紹了交流調速的背景及意義，明確了同步電機的優(yōu)勢、無機械傳感器調速系統(tǒng)的優(yōu)勢，分析無機械傳感器控制方法能夠帶來的益處。最后指出了國內外科研工作者在這個方面的成果、進展。

　　第二章：簡略介紹了PMSM的結構特點，推導其理論公式，得到其數(shù)學模型，然后在等效變換的原則下引入坐標變換理論，得出了各個坐標系下的轉換關系式，并就如何實現(xiàn)矢量控制展開分析。對比了常見的四種控制策略的優(yōu)缺點，最終選用令 0 d i ? 的控制策略。

　　第三章：簡略分析了SVPWM調制技術原理，在Simulink環(huán)境下開展仿真研究，分步對 SVPWM調制技術進行驗證，在此基礎上實現(xiàn)磁場定向控制。

　　第四章：研究分析了反電動勢、MRAS、SMO等轉速位置估測方法的基本原理，在 0 d i ?的有機械傳感器永磁同步電機矢量控制模型的基礎上搭建相關的仿真模型，使用估測結果作為反饋信號投入控制系統(tǒng)，驗證估測算法的正確性并測試了調速系統(tǒng)的性能指標。提出了轉速位置獨立辨識的思路，即SMO與MRAS結合的辨識方法，并進行了仿真驗證工作，結果表明該方法對削弱SMO系統(tǒng)輸出抖振、提高估測精度具有良好的效果。同時分析了無機械傳感器系統(tǒng)中的轉子初始位置辨識策略，分析了預定位、高頻注入、開環(huán)啟動等解決方案。

　　第五章：介紹了基于DSP的無機械傳感器矢量控制系統(tǒng)的平臺搭建，包括硬件設計、下位機程序設計以及基于C#語言的上位機程序設計，并對系統(tǒng)的設計進行了主要測試。

　　第六章：對課題工作作出總結，指出了設計中的優(yōu)勢與不足，提出了改進方案，指明了后續(xù)研究的重點內容與方向。