永磁同步电机伺服系统低速性能研究

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1、学校代号：10532学密号：Sll09402l级：普通湖南大学硕士学位论文永磁同步电机伺服系统低速性能研究茔僮由遣厶娃名；谷透昱哑丝名盈驱褪；奎孟丞副教援埴差望僮；鱼氢皇信息工捏堂瞳童些名整!控剑抖堂皇工捏诠变提窒目期；2Q!垒生垒月3Q旦诠窒筌避旦塑；2Q!垒生§旦12旦答避委虽会圭廑；黄宣道教援ResearchonLow—speedPerformanceofPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystembyGUTaOB．E．(ChengduUniversityofTechnology)201Ath

2、esissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlnControlScienceandEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorLIMengqiuApril，2014Ⅲ4啪0椰■，㈣6㈣0咖6㈣2删Y湖南大学学位论文原创-I．生声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中

3、特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：谷希FI期：汐f悔亨月刀Et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。本人授权湖南大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于作者签名：导师签

4、名：l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“／”)络谢毽咖日期：洲午年岁月如日日期：三。／午年5月2占日永磁同步电机伺服系统低速性能研究摘要随着永磁同步电机伺服控制技术的不断发展，永磁同步电机伺服系统已广泛应用于航空航天、数控机床、机器人、工业自动化等诸多领域。然而，目前市场上中高端伺服系统产品主要以欧美和日本的产品为主，因此，研究自主的高性能交流永磁同步电机伺服系统具有重要的意义。本课题对影响永磁同步电机伺服系统低速性能方面的几项关键技术进行了研究。首先，论文介绍了交流伺服系统的研究背景和发展趋势，指出

5、了影响永磁同步电机低速性能的几个因素。对矢量控制下永磁同步电机的数学模型进行了分析，介绍了永磁同步电机的矢量控制方法以及空间矢量脉宽调制技术。其次，针对永磁同步电机矢量控制中出现的死区效应给系统带来的不利影响，提出了一种根据转子位置角度来判断电流极性，再进行电压补偿的方法。该方法不增加系统的硬件的成本，是一种软件进行补偿的方法，具有易于实现的优点。在Matlab／Simulink中对死区补偿控制策略进行了仿真，仿真试验结果表明，采用本文的电压补偿策略能够改善永磁同步电机的电流的正弦程度，降低电机的转矩脉动，可以提高系统的低速运转性能。然后

6、，针对在速度过低的情况下，光电编码器由于分辨率的限制，会有检测盲区，并且采用传统的测速方法间接获取的速度的滞后性会越来越明显等问题，提出采用设计扩展卡尔曼滤波状态观测器对转速进行实时辨识；考虑到负载转矩的突变会对系统的转速造成影响，设计出的状态观测器也把负载转矩辨识出来，并将辨识得到负载转矩对转矩电流调节器进行前馈补偿，达到减少负载突变对转速影响的目的。仿真试验结果表明，扩展卡尔曼滤波瞬时速度观测器能够准确在电机低速运转时对转速进行实时辨识。最后，本文对交流永磁同步电机伺服系统进行了硬件和软件的设计，自主研发出了一套17．3kW的交流永磁

7、同步电机伺服系统。并在此实验平台上进行了相关实验，实验结果表明，系统具有良好的动静态性能，调速范围宽，低速性能好等优点。关键词：永磁同步电机；伺服系统：矢量控制：死区补偿；扩展卡尔曼滤波；低速控制II硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofpermanentmagnetsynchronousmotorservocontroltechnology，permanentmagnetsynchronousmotorservosystemhasbeenwidelyusedinaerospace，CNC

8、machinetools，robotics，industrialautomationandmanyotherareas．However，thecurrentmiddleandhigh-ends