无刷交流同步电机起动阶段无位置传感器控制技术研究

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1、中图分类号：TM301.2论文编号：102870318-SX042学科分类号：080800硕士学位论文无刷交流同步电机起动阶段无位置传感器控制技术研究研究生姓名杨袁钰学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师周波教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonSensorlessControlof

2、BrushlessSynchronousMachinesatStartingStageAThesisinElectricalEngineeringbyYangYuanyuAdvisedbyProfessorZhouBoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要多电飞机是现代飞机技术的发展趋势，而航空电源技术则是多电飞机技术中的关键。就大型民用飞机

3、而言，变频交流电源是其电源系统的发展趋势，其中无刷交流同步电机起动/发电一体化技术则是重要的关键性技术。航空起动/发电一体化系统通常需要采用位置传感器获取位置信息，但位置传感器的精度和可靠性受工作环境影响，特别是在航空条件下。为此，无刷交流同步电机无位置传感器技术应运而生，并成为无刷交流同步电机起动/发电技术中重要的研究内容。本文研究无刷交流同步电机在起动阶段的无位置传感器控制技术，具有重要理论意义与实用价值。首先，本文介绍了无刷交流同步电机的电机结构和数学模型。在此基础上，针对起动初期的低速阶段，提出一种基于

4、主励磁机高频信号注入的无位置传感器起动控制方法。在主发电机三相交流励磁过程中，从主励磁机定子侧注入旋转高频电压信号，经转子绕组和旋转整流器耦合至主发电机励磁绕组，实现高频信号的注入。本文还分析了整流器和转速对高频信号的影响，提出一种非同步的转子位置信息提取方法，并对转子初始位置检测方法展开研究。其次，本文给出了中高速阶段基于锁相环的反电势法无位置传感器控制的实现方法，并将两种方法与切换策略结合来实现起动全过程的无位置传感器控制。在理论研究基础上，本文建立了无刷交流同步电机无位置传感器起动控制系统的MATLAB仿

5、真模型，对理论分析结果进行了仿真验证。最后，搭建了以DSP和CPLD为控制核心的无刷交流同步电机无位置传感器起动控制实验平台，并编写了配套的软件控制程序，完成了实验验证工作。实验结果证明了本文的无位置传感器起动控制方法具有良好的位置估计精度，可以实现无刷交流同步电机起动阶段的无位置传感器控制。关键词：无刷交流同步电机，无位置传感器起动控制，高频信号注入，初始位置检测，反电势，切换策略i无刷交流同步电机起动阶段无位置传感器控制技术研究ABSTRACTMoreelectricaircrafthaseventuall

6、ybecomethedevelopmenttrendofaircrafttechnology,andaircraftpowersupplytechnologyisakeypointofthemoreelectricaircrafttechnology.Asregardstolargecivilaircrafts,variablefrequencyACpowersystemisthetrendoftheirsupplysystems,andintegratedstarterandgeneratorbasedonb

7、rushlesssynchronousmachineisacrucialtechnologyofit.Therealizationofintegratedstarterandgenerator’sstartingfunctiondependsontheextractionofrotorpositionbypositionsensor.However,theaccuracyandreliabilityofmechanicalpositionsensorareinfluencedbyenvironment,espe

8、ciallyonaircraft.Tosolvetheseproblems,sensorlesscontroltechnologyofbrushlesssynchronousmachinesisbornandbecomesimportantresearchcontentsofintegratedbrushlesssynchronousstarterandgeneratortechnol