基于离散位置信号永磁同步电机空间矢量控制

《基于离散位置信号永磁同步电机空间矢量控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、上海大学硕士学位论文第一章绪论1．1课题研究的背景及其意义n1近年来，随着电力电子技术、微电子与计算机技术、传感器技术、稀土永磁材料与电机控制理论的发展，交流传动技术有了长足的发展。在交流调速系统中，永磁同步电机具有维修较方便、转子惯性小、可控性好、鲁棒性强、效率和功率因数高、对电网污染小等特点，因此在各种高性能场合如医疗器械、化工、数控机床、工业机器人、仪器仪表等许多领域获得广泛的应用，基于永磁同步电机的交流调速系统正在成为电气传动领域的主流。为了实现永磁同步电机良好的控制性能，一般采用比较先进而复杂的算法，比如空

2、间矢量算法。通常情况下，控制系统采用的是比较昂贵的位置、电流传感器，在控制成本上很难有优势。因此，研究开发出一种控制性能良好、同时成本低廉的永磁同步电机控制系统，将会有广泛的应用场合，具有很重要的意义。1．2电动执行机构的分析比较乜儿3儿4儿5儿明传动系统广泛用于工业生产的各个领域中，它的执行机构可以用气动、液压和电气三种方式。目前研究的主要方向是电气式传动系统。这是因为电气传动系统的频率响应范围大、输出控制灵活、成本低，而且对于不同的传动系统可以选择不同类型的电机。在电气传动系统中，根据所驱动的电机类型可分为直流(

3、DC)传动系统和交流(AC)传动系统。20世纪50年代，直流电机实现了产品化。20世纪70年代直流传动电动机已经实用化，并在计算机外围设备和机械设备上获得了广泛的应用。20世纪80年代以来，随着电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术的快速发展，大大推动了交流传动驱动技术，使交流传动系统性能逐渐提高，价格迸一步降低，交流传动系统逐步取代直流传动系统，尤其是在高精度、高性能要求的传动领域。与其相应的传动装置也经历了模拟式、数模混合式和全数字化的发展历程。9上海大学硕士学位论文1．2．1直流电机传动系

4、统20世纪60一70年代是直流电动机全盛发展的时代，由于直流电动机具有比交流电动机易于控制、调速性能好等优点，相关理论及技术都比较成熟，因此，直流传动系统在工业及相关领域获得了广泛的应用，系统的控制方式也由开环控制发展成为闭环控制。然而传统直流电动机采用的是机械式换向器，在应用过程中面临以下问题：1)维护工作量大、成本高；2)使用寿命短；3)结构复杂、体积大、转动惯量大、响应速度慢；4)对其它设备产生干扰、现场环境适应能力差。这些问题的存在，限制了直流伺服驱动在高精度、高性能要求伺服驱动场合的应用。因此，多年来，人们

5、一直在努力寻求以交流电动机取代具有机械换向器和电刷的直流电动机，以满足各种应用领域，尤其是高精度、高性能驱动领域的需要。永磁无刷电机结合现代电力电子技术，改变传统的直流有刷电机结构，利用高速开关管进行电子换相，很好的解决了有刷电机机械磨损等问题。永磁无刷电机与常规直流电机相比较，具有明显的优势，其优点如下：1)无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低；2)定子绕组散热比较方便；3)惯量小，易于提高系统的快速性；4)适应于高速大力矩工作状态；5)同功率下有较小的体积和重量。1．2．2交流电机传动系统交流传动电机

6、一般分为异步电机和同步电机，近代发展起来的永磁无刷电机属于自控式同步电机。永磁无刷电机根据其反电势形状还可以分为直流无刷电机和永磁同步电机。直流无刷电机其反电势波形为梯形波形，而永磁同步电机其反电势为正弦波形。针对不同的反电势波形一般采用不同的控制策略。10上海大学硕士学位论文表卜1永磁同步电机与直流无刷电机比较＼比较电机永磁同步电机直流无刷电机比较项目＼

7、．1反电势形状．正弦梯形或者方波2转矩脉动小大3高次谐波幅值小幅值大4对电源污染性小，几乎没有大5转矩系数大小6低速运行情况平稳不平稳7传统传感器昂贵，采集参数详

8、细便宜，采集参数少8成本同低9控制算法复杂简单表1-2永磁同步电机与异步电机比较＼比较电机永磁同步电机异步电机比较项＼．目1功率因数局低无需电流激磁，需要激磁电流2主磁通建立方式由永磁体建立主磁通分量建立主磁通3效率局低4节能性节能不节能5转矩系数大小6电流小大7有无转差无有8转子结构内置或表面粘贴磁钢鼠笼型或绕线型9成本向低在本课题中，我们采用永磁同步电机作为电动执行机构，表1—1，1—2列出了永磁同步电机与其它电机的比较分析内容。由上面的比较分析可以知道，要实现较好的控制或其它性能，比如转矩大，位置伺服性能好，转

9、子发热小，对公共电网污染小等，其执行机构最好选择永磁同步电机。1．3控制方法的分析比较‘7m1交流传动系统中的交流电动机是一个多变量、非线性、强耦合、时变11上海大学硕上学位论文的被控对象。目前永磁同步电机采用的控制策略有多种常用的控制方式有①V／F=常数；②矢量控制；③直接转矩控制。此外，为了解决系统复杂性和控制精度之间的矛盾，又提出了一些新