永磁同步电机无速度传感器控制的研究

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1、国内图书分类号：TM343国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专业电力电王皇电力笾动指导老师鄞直生副塾援二零一四年五月ClassifiedIndex：TM343U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONSPEEDSENSORLESSCONTROLOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORGrade：2011Candidate：RenXiaogangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineer

2、ingSpeciality：PowerElectrics＆PowerDrivesSupervisor：Associate．ProfessorGuoYuhuaMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；．不保密形使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学

3、位论文作者签名：似目’／指导老师签名日期：切／牛5．矽日期：7j，矽．r·易秒西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．深入研究了永磁同步电机转子磁场定向矢量控制算法，并在此基础上采用了电压前馈的电流环；在MATLAB中，对永磁同步电机矢量控制及改进型矢量控制进行了仿真对比。结果证明，采用电压前馈的电流环可以加快系统的动态性能。2．研究了模型参考自适应(MRAS)理论，采用该理论设计了一种高性能的电机转子速度辨识方案。搭建了基于MRAS的永磁同步电机矢量控制仿真模型，通过与有速度传感器矢量控制的仿真对比，验证该方案的可行性

4、。3．调试DSP+FPGA主控板，设计合理的信号调理电路。完成永磁同步电机有速度传感器及无速度传感器控制的软件编程及调试。4．搭建实验平台，对永磁同步电机系统进行了调试，验证了永磁同步电机矢量控制及MRAS无速度传感器算法的正确性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：刷凼墨目t／日期：阳lq-,．5．2,a西南交通大

5、学硕士研究生学位论文第1页摘要永磁同步电动机有着高效率、大转矩、制中受到广泛的应用。在电机调速系统中，体积小等优点，因此在交流传动、伺服控使用光电编码器来采集转速信息。但是采用机械装置会增加系统的成本。因此无速度传感器控制方案成为永磁同步电机研究的热点之一。本文通过对模型参考自适应理论的研究，设计了一种基于模型参考自适应理论的高精度永磁同步电机无速度传感器矢量控制算法。本文首先介绍了永磁同步电机无速度传感器的主流控制方法以及永磁同步电机变频调速方法。对永磁同步电机在三种不同坐标系下的数学模型进行了详细分析；对永磁同步电机基于转子磁场定向矢量控制进行了深入的研究；针对电流

6、环采用的传统PI调节器动态性能不足的缺点，设计了一种基于电流补偿的改进型PI调节器。通过对比使用两种不同调节器的矢量控制仿真结果表明，采用电流补偿的PI调节器可使永磁同步电机具有更好的动态性能、抗干扰能力更强，验证了改进型PI调节器的正确性。其次，开展了永磁同步电机无速度传感器理论的详细研究，在仿真软件中对模型参考自适应方式的速度识别搭建了仿真模型。仿真分析了永磁同步电机无速度传感器矢量控制在不同工况下以及定子参数变化下的速度辨识特性及电机运行性能，通过与有速度传感器的仿真对比，结果表明基于模型参考自适应理论设计的转子速度识别方法其转速及转矩性能优良，验证了算法的可行性

7、与优越性。但是该速度识别方法会受到电机定子电阻影响，并且降低电机系统的响应。最后，基于永磁同步电机实验平台对有速度传感器及无速度传感器矢量控制进行实验研究。通过对控制器的软件和硬件调试与改进，对比了两种控制方法下的电机转速响应波形，验证了所设计的永磁同步电机无速度传感器方案的正确性及可靠性。关键词：永磁同步电机；电流补偿；模型参考自适应；无速度传感器西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractPermanentmagnetsynchronousmotorsarewidelyusedinACdrives，servomotorsby