永磁同步电机无位置传感器控制研究

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1、硕士学位论文永磁同步电机无位置传感器控制研究ASTUDYOFSENSORLESSCONTROLOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTOR（应用型）姜瑞哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TN820.3学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文永磁同步电机无位置传感器控制研究硕士研究生：姜瑞导师：郝双晖教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:T

2、N820.3U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringASTUDYOFSENSORLESSCONTROLOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORCandidate：JiangRuiSupervisor：Prof.HaoShuanghuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandItsTheoryAffiliati

3、on：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在国防和航天领域，电机伺服系统的可靠性是至关重要的，在高空中和战场上，系统常常需要应对恶劣的工况，而可靠性的不足会带来灾难性的后果。由于位置传感器往往是一个交流永磁同步电机伺服系统可靠性的薄弱环节，因此国内外学者提出了无位置传感器控制的方法，以位置

4、估算算法取代位置传感器实现闭环控制。有关无位置传感器控制的研究有两个关键问题，其一是如何提高位置估算的精度和抗干扰能力，其二是如何实现全速度范围的无传感器控制，以这两个问题为出发点，本文进行了以下研究：首先，针对无位置传感器控制的精度和抗干扰能力，本文提出了一种基于旋转坐标系的闭环计算方法，该方法利用状态观测器估算电机在旋转坐标系下的反电动势，通过配置观测器极点，可以有效提高精度、抑制噪声。其次，针对算法的速度范围问题，本文使用了较为常用开环启动、高速闭环的策略。但速度开环控制虽然去除了位置传感器带来的不

5、可靠，也引入了新的不可靠因素。为提高启动阶段的可靠性，本文提出了多种开环阶段的状态辨识方法，包括启动前的初速度计算、预定位阶段的反转限制以及低速运行的失步检测策略。再次，为进一步提高算法的速度范围，本文对高速运行状态的优化策略进行了研究。为缓解电压饱和引起的力矩下降提出了平移电压算法，为消除无传感器算法引入的角度滞后，进行了角度补偿，保证了高速运行阶段的控制性能。最后为了对以上算法进行实验验证，本文设计了一套无位置传感器控制器，编写控制器软件系统，并以该控制器为核心搭建实验平台，对算法进行实验分析，充分验

6、证了本文提出的算法的有效性。关键词：永磁同步电机；无位置传感器控制；状态观测器；算法优化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthedomainofdefenseandaerospace,reliabilityofmotorservosystemiscritical.Highintheskyandonthebattlefield,systemsoftenneedtodealwithharshconditions,andlackofreliabilitywillbringdisastrou

7、sconsequences.SincethepositionsensorisoftenthereliabilityweaknessofPMSMservosystem,scholarsproposedsensorlesscontrol,replacethepositionssensorwithpositionestimationalgorithmstoachieveclosed-loopcontrol.Therearetwokeyissuesinthestudyofsensorlesscontrol,one

8、ofwhichishowtoimprovethenoiseimmunityandaccuracyofpositionestimation,andthesecondishowtoachievefullspeedrangesensorlesscontrol.Withthesetwoissuesasastartingpoint,thispaperwillcarryonthefollowingresearch:Firstofall,F