永磁同步电机无位置传感器控制系统研究.pdf永磁同步电机无位置传感器控制研究论文研究，论文研究。学位

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详细说明：永磁同步电机无位置传感器控制研究论文研究，论文研究。学位论文数据集 Y1877465 中图分类号 TP271.4 学科分类号 1203030 论文编号 1001020110817 密级公开学位授予单位代码 10010 学位授予单位名称北京化工大学作者姓名冯勇军学号 2008000817 获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码 0811 课题来源自选项目研究方向电机无位置传感器控制论文题目永磁同步电机无位置传感器控制系统研究关鍵词永磁同步电机,无位置传感器控制, SVPWM,TMS320LF2407A 论文答辩日期 2011-05-26 ·论文类型开发研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师楚纪正研究员北京化工大学过程建模,仿真,控制评阅人1 夏涛副教授北京化工大学过程控制,计算机技术评阅人2 曹攻才副教授北京化工大学智能控制评阅人3 评阅人4 答瓣委员会*李宏光教授北京化工大学过程控制答辩委员1 陈娟教授北京化工大学|过程控制,电力电子答辩委员2 崔玉龙副教投北京化工大学过程控制,电力电子答辩委员3 夏涛副教授北京化工大学过程控制,计算机技术答辩委员4曹政才|副教授北京化工大学智能控制答辩委员5 摘要永磁同步电机无位置传感器控制系统研究摘要近年来永磁同步电机(PMSM)凭借其体积小、结构简单、高气隙磁场密度、可靠运转等众多特点获得了广泛的应用,同时也推动了PMSM 控制系统的发展。本文针对广泛应用于家电行业的中小功率永磁同步电机的无位置传感器调速控制进行了深入的研究。其主要内容如下: 首先对控制对象PMSM进行了简要的分析。通过坐标变换思想,建立电机在定子静止三相坐标系、定子静止两相坐标系和旋转两相坐标系下的数学描述,并提出改进的PMSM数学仿真模型,为后续控制系统的设计与仿真试验提供对象基础。其次在PMSM模型的基础上分析了电机调速系统的控制策略,通过比较分析本系统采用了基于矢量控制的双闭环控制,同时讨论了空间矢量脉宽调制技术( SVPWM),并给出了 SVPWM的实现方法。再次综合考虑无位置传感器参数观测算法的计算量和精度,提出基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的新算法。同时给出新算法的推导过程,讨论了该算法的参数选取,并将其应用于PMSM转子速度和位置角观测。从理论推导的过程中得出该算法略微增加计算量,可明显减小截断误差,提高观测精度。为验证新算法良好的观测性能,在 Simulink中建立仿真模型,对PMSM调速控制系统进行整体性能仿真实验并分析实验结果。结果显示基于EKF的新算法的永磁同步电机无位置传感控制系统动态性能北京化工大学硕上学位论文良好,稳态精度较高。比较于常规的FKF算法,新算法计算量略微增加, 精度有较大提髙。最后以仿真试验结果为指导,基于TMS320LF2407A搭建PMSM调速控制平台,完成软硬件设计。目前处于调试阶段。关键词:永磁同步电机,无位置传感器,矢量控制,TMS320LF2407A I ABSTRACT RESEARCH ON PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTORS CONTROL SYSTEM WITH NO SENSORS ABSTRaCT y virtue of its small size, simple structure, high air gap magnetic flux B density and reliable performance, Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) have been widely used in these years, which in turn has promoted the development of the control system of PMSMs. The thesis studied the sensorless control system of PMSMs which is now extensively used in home applicance industry. The main work can be summaried as follows: first of all, the author made a brief analysis on PMSM, the controlled object. And then, based on the idea of coordinate transformation, the writer presented its mathematic descriptions respectively under Three-Phase Static Stator Frame, Static Stator Frame and Two-Phase Arbitrary Frame, at the same time the writer also proposed an improved mathematic simulation model of PMSM which can serve as object of future design of its control system and simulation experiment. Secondly, the thesis analyzed the control strategy on the basis of PMSM model by adopting vector control-based Double Closed Loop Control. Discussion of Space Vector Pulse Width Modulation(SVPWM)and its 北京化工大学硕上学位论文 implementation method can also be found in the thesis Thirdly, taking into consideration of both the amount of calculation and Its accuracy, the thesis proposed a new EKF-based algorithm and demonstrated its use in observing rotor speed and position angle of PMSM Deducing process of the new algorithm and discussion of its parameter selection were also included in this thesis. With a minute increase of calculation, the new algorithm can reduce truncation errors and improve observation accuracy. An overall simulation experiment was carried out in Simulink to test the speed adjusting control system of PMSM, the result of which was discussed whereafter With the result of the simulation experiment serving as a guidance, the writer has build up the speed control platform of PMSM on the basis of TMS320LF 2407A and completed the design of related hardware and software which is under debugging process at present KEY WORDS: PMSM. Sensorless control, vector control, TMS320LF2407A 目录目录第一章绪论 L1课题来源 ;.:·中音··市·看唱;●日···中·中e中中申专·中音P上中中辛非PP号音↓』命命p.垂 12课题研究背景和意义看看d西中命中单中中中中命印中中命非护P护中辛·中专音非香非中中即自非 13永磁同步电机无位置传感器控制系统研究现状… 暴垂·小↓是小,·b·“中分命 1.3.!永磁同步电机控制策略研究现状… 1.32水磁同步电机无位置传感器算法研究现状 ·看, 133永磁同步电机无位置传感器控制系统研究的难点… aa自·。·垂垂。 14论文研究的主要目的和意义…11 .8 15论文各章节的安排 ba.a根。ad是.·p 第二章永磁同步电机的数学模型和矢量控制 21静止参考坐标系下的永磁同步电机数学模型. 21.1凸极永磁同步电机的一般模型. 12 2].2非凸极永磁同步电机的一般模型 15 22旋转坐标系下的永磁同步电机数学模型…16 221凸极永磁同步电机的一般模型… 222非凸极永磁同步电机的一般模型 18 23永磁同步电机调速控制系统没计 9 231永磁同步电机的双闭坏控制形式 19 23.2永磁同步电机的矢量控制 20 233空间向量脉宽调制技术( SVPWM) 234 SVPWM的实现命…·→4···命 125 24本章小结 ·办e看。香·看垂春看●香看e●春命D命帝·●命看中●命咖4●垂市咖命击由咖 26 第三章无位置传感器速度和位置角观测算法 29 31基于EKF的新的无位置传感器观测算法 29 311离散卡尔曼滤波是命●甲◆中命吾··●品看品卓是命是·品··●·命b吾4D命D中●.P·吾中p◆ 29 31.2离散扩展卡尔曼滤波 132 313基于EKF的新方法 d命·章音垂 134 32新方法在PMSM上的应用命命命春命兽命命春命 38 321新方法应用于aB坐标系下PMSM的无位置传感器参数观测38 322新方法法应用于4坐标系下PMSM的无位置传感器参数观测… 40 北京化工大学硕上学位论文 33新方法初始值的给定… 41 331系统初始状态和方差矩阵B的设定,,… 41 332噪声协方差矩阼初值Q0R的设定…2 34本章小结 42 第四章仿真实验与仿真结果分析 4 I PMSM数学模型仿真与结果分析 411PMSM数学模型仿真… 单号D中中合中·命t 12PMSM数学仿真结果分析 42PMSM双闭环控制及 SVPWM仿真与结果分析… 带音号非非·看命讠罪● 444书6 42. 1 PMSM双闭环控制及 SVPWM仿真 422PMSM双闭环控制及 SVPWM仿真结果分析 43新的无位置传感器参数观测算法的仿真 44PMSM调速控制系统仿真及结果分析. 9222 441PMsM调速控制系统仿真…. 甲。 442PMSM调速控制系统仿真结果分析 53 45本章小结. 春办吞·中孕P●中·命中合非命命鲁 61 第五章PMSM无位置传感器控制系统的实现申·非 63 51DSP简介 4·命中·命·!… 511DSP概述 63 51.2TMS320LF2407A 52PMSM无位置传感器控制系统系统硬件电路设计. 争申专音音。自音 521TMS3202407A主控板电路 65 522功率模块电路… ·咖鲁鲁鲁鲁看非春 67 523检测采样电路 67 524保护电路.1 53PMSM无位置传感器控制系统系统软件设计 ●命·◆◆d命◆·命台自自 531软件程序整体结构 69 532系统主程序 533中断服务子程序 71 54硬件实验与结果分析 72 5.5本章小结…… 75 第六章工作总结与工望咖要中中申 77 61工作总结 VI

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