永磁同步电机转子位置自检测方法研究

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1、永磁同步电机转子位置自检测方法研究ResearchonRotorpositionself-detectionmethodBasedonPermanent-MagneticSynchronousMotor浙江理工大学硕士学位论文永磁同步电机转子位置自检测方法研究摘要近年来，随着高性能永磁材料的出现以及电力电子技术、电机控制技术的快速发展，永磁同步电机(PMSM)被越来越广泛的应用于民用、工业和军事等各种交流调速场合。常用的永磁同步电机控制方法有矢量控制和直接转矩控制，两种方法都需要对转子位置信息进行实时检测。而检测转子位置时机械

2、式位置传感器的使用通常会增加硬件成本、可靠性一般也不高，对于空调压缩机、冰箱压缩机以及风机、水泵驱动系统等一些对成本较敏感且工作环境较恶劣的场合，更加限制了机械式传感器的使用。因此本文研究采用软件估算的方法替代机械式传感器对转子位置进行检测。本文以正弦波驱动的永磁同步电动机为研究对象，通过进行仿真和实验两种方式对永磁同步电机驱动控制系统的无位置传感器转子位置检测进行研究。主要工作内容和结论：首先，在静止和动态坐标系下建立了永磁同步电机的数学模型，深入研究滑模观测器的工作原理，对传统滑模观测器进行改进，引入电机反电势系数l，设计

3、出新型的滑模观测器。其次，在MATLAB/simulink中搭建了电流转速双闭环控制系统和新型滑模观测器的仿真模型，在该仿真模型上进行了相关仿真研究，主要包括：(1)稳定性仿真分析（对电机电参数和机械参数影响进行了稳定性分析）；(2)新型滑模观测器观测性能仿真分析；(3)反电势反馈系数l的引入的仿真分析。仿真显示：相比传统滑模观测器，新型滑模观测器能够在一定程度上拓宽转速范围，改善了采用无位置传感器算法运行时电机的低速性能。引入合适的反电势反馈系数l能够有效降低估算延迟，减小转子位置估算误差。新型滑模观测器能在电机运行转速25

4、r/min~3000r/min范围内准确估算出永磁同步电机转子位置信息。25r/min额定参数空载运行时估算转子位置误差可达-8°~4°，3000r/min额定参数空载运行时，转子位置估算误差范围-4.2°~4.5°。最后，以TI公司的TMS320F28335DSP为控制核心，对电机驱动系统进行了硬件设计，并在该平台上编写了矢量控制(SVPWM)和滑模观测器等算法，完成了电机驱动系统的软件设计。并基于这个平台进行了与仿真内容对应的实验验证。实验表明：新型滑模观测器在中高速时具有良好的观测性能，低速性能比较可观，给定转速300r

5、/min时估算的转子位置误差最低可达3°~5°，给定转速1200r/min时，转子位置估计误差最低可达6°，变速运行实I浙江理工大学硕士学位论文永磁同步电机转子位置自检测方法研究验显示新型滑模观测器抗扰动性能良好，在突变转速时也有很好的观测性能，实验结果与仿真相吻合，基本实现了中高速下电机无位置传感器的转子位置自检测。关键词：PMSM，无位置传感器，滑模观测器(SMO)，矢量控制II浙江理工大学硕士学位论文永磁同步电机转子位置自检测方法研究AbstractInrecentyears,withtheemergenceofhigh

6、performancepermanentmagneticmaterialandtherapiddevelopmentofpowerelectronictechnologyandmotorcontroltechnology,permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)iswidelyusedinVariouskindsofacspeedregulatingoccasions,suchas:civil,industrial,andmilitaryetc.Commonlyusedmotorcontrol

7、methodsarevectorcontrolanddirecttorquecontrol,bothoftwomethodsrequirereal-timedetectingofrotorpositioninformation.Andtheuseofmechanicalpositionsensortodetecttherotorpositionwillusuallyincreasetheprojectcost,reliability,generallyisnothighalso,forairconditioningcompre

8、ssor,refrigeratorcompressorandfan,waterpumpdrivesystemandsoonsomeoccasions,theworkingenvironmentispoor,limittheuseofmechanicalsensor.Sothi