初级绕组分段永磁直线同步电机无传感器技术研究

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1、硕士学位论文初级绕组分段永磁直线同步电机无传感器技术研究RESEARCHONSENSORLESSCONTROLOFPRIMARYSEGMENTEDPERMEANTMAGNETLINEARSYNCHRONOUSMOTOR辛忠有哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TM301.2学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文初级绕组分段永磁直线同步电机无传感器技术研究硕士研究生：辛忠有导师：李立毅教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TM301.2U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSENSORLESSCONTROLOFPRIMARYSEGMENTEDPERMEANTMAGNETLINEARSYNCHRONOUSMOTORCandidate：XinZhongyouSupervisor：Prof.LiLiyiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofEl

3、ectricalEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要初级绕组分段永磁直线同步电机作为一种新型结构的直线电机，具有推力密度高、功率损耗小、动态响应快和驱动电压低等优点，可以广泛应用于轨道交通、电磁弹射、新能源等领域。然而位置传感器一直制约着初级绕组分段直线电机系统的发展，因此本文以初级绕组分段直线电机为研究对象，针对电机绕组分段的结构特点，开展分段电机反电势观测方法和段间区域位置及速度估算方

4、法等无传感器控制关键技术的研究，对促进其在轨道交通、电磁弹射等领域的发展具有重要意义。论文首先针对初级分段电机段间区域电磁参数呈现非周期性变化的特点，采用理论计算和有限元分析方法研究段间区域电感和磁链参数随磁极位置的变化规律，并在此基础上建立分段电机全行程变参数数学模型。针对分段电机动子段间平稳过渡问题，研究段间电流同步控制策略和分段供电策略，并构建分段电机全行程矢量控制系统作为实现电机无传感器控制的基础。其次，研究基于扰动观测器的反电势观测方法，分析观测器极点配置方案和观测器理论误差，并提出角度误差补偿方法，以提高观测器位置估算精度。通过对观测器暂态响应和参数误差

5、影响的分析，证明基于扰动观测器的反电势观测方法具有响应速度快及对参数误差不敏感的特点，在初级分段直线电机参数摄动较大的条件下也具有较好的观测精度，适用于分段电机无传感器控制。再次，针对分段电机段间区域单段定子反电势相位产生偏差，无法直接估算段间位置问题，提出利用相邻两段定子的合成反电势进行位置估算的方法，以消除段间位置估算的盲点。针对常规速度估算方法在段间区域产生波动的问题，研究基于电机动力学方程的全阶速度观测器方法，分析观测器反馈增益配置方法，并通过系统仿真验证全阶速度观测器方法能够有效降低段间区域估算速度波动，提高速度估算精度。最后，在理论分析的基础上搭建初级分

6、段直线电机驱动控制系统实验平台，设计驱动控制器硬件电路和软件算法，通过实验验证无传感器控制方法的正确性和有效性。关键词：绕组分段；永磁直线同步电机；无传感器控制；扰动观测器；全阶速度观测器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPrimarywindingsegmentedpermanentmagnetlinearsynchronousmotor(PWS-PMLSM)asanewstructurelinearmotorissuitableforlongstrokelinearmotionapplicationsbecauseofitsadvantages

7、suchashighthrustdensity,lowenergyloss,fastdynamicresponsesandlowdrivingvoltage.However,thepositionsensorhasrestrictedthedevelopmentoftheprimarywindinglinearmotorsystem,sointhisdissertationkeytechnologiesofsensorlesscontrolofPWS-PMLSMsuchasEMFobservemethods,positionandspeedestimations