基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制系统研究

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1、国内图书分类号:TM351工程硕士学位论文基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制系统研究硕士研究生：张峥导师：王旭东申请学位级别：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TM351DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyonPositionSensorlessControlofPMSMBasedonSlidingModeObserverCandidate：ZhangZhengSupervisor：WangXudo

2、ngAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制系统研究摘要永磁同步电机具有高效率、高能量密度、高力矩质量比、转子损耗小等优点，因此作为节能型电机成为了人们的关注的焦点；同时伴随电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，使得永磁同步电动机

3、也快速地被人们广泛应用于各个领域。但是，我们常用的有位置传感器控制的永磁同步电机成本相对较高，并且传感器的性能易受到高温、潮湿等恶劣环境的影响，从而影响了永磁同步电机的使用范围。本文对永磁同步电机控制系统的研究现状进行了总结分析，确定了永磁同步电机的无位置传感器控制系统的研究方案。本文分别以表贴式和内置式永磁同步电动机作为控制对象，设计了基于滑模观测器的无位置传感器控制系统，对电机的转子位置与转速进行估算。介绍和分析了永磁同步电机的基本结构、电机等效的数学模型，根据电机数学模型和滑模变结构理论，给出所设计滑模观测器模型，并对其稳定性进行了分析，为了减小反电动势中高频信号

4、对转子位置信号的影响和相位滞后的影响，采用锁相环对其进行相位跟踪，最后进行控制系统转子位置和转速的估算。根据理论推导，以表贴式永磁同步电机为对象，对其无位置传感器控制系统进行了仿真，结果表明滑模观测器法的有效性；然后以内置式永磁同步电机为对象，对其控制系统进行了仿真、编程和实验验证，仿真和实验结果验证了本文所设计的滑模观测器能够使控制系统可靠运行，并且得到了较为准确的位置信息。关键词永磁同步电动机；无位置传感器；滑模观测器-I-StudyonPositionSensorlessControlofPMSMBasedonSlidingModeObserverAbstract

5、PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)haslotsofadvantages，suchashighefficiency,highenergydensity,hightorqueinertiaratio,lowrotorlossesthusitbecomesthefocusofattentionasatypeofenergy-savingmotor；Meanwhile,ithasbeenrapidlyandwidelyusedinmanyfieldswiththedevelopmentofpowerelectronicsandelect

6、ricaldrives,microelectronictechnology,controltheoryofnewmotortypesandrareearthpermanentmagnetmaterials.However,thecostforcommonusedPMSMcontrolwithpositionsensorisrelativelyhigherandtheperformanceofthesensorislikelytobeaffectedbyhightemperature,moistandothersevereconditions,thereforeaffec

7、tedtheapplicationrangeofthePMSM,thestatusquoofPMSMcontrolsystemwasanalyzedandsummarizedinthisdissertation.TheresearchschemeofPMSMpositionsensorlesscontrolsystemwasconfirmed.WiththeSPMSMandIPMSMasthecontrolledobjects,thisdissertationdesignedapositionsensorlesscontrolsystem