永磁同步电机双PWM调速系统无传感器控制研究

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1、硕士学位论文永磁同步电机双PWM调速系统无传感器控制研究RESEARCHONSENSORLESSCONTROLOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORDOUBLEPWMSPEEDREGULATINGSYSTEM张岩哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP13学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文永磁同步电机双PWM调速系统无传感器控制研究硕士研究生：张岩导师：吴立刚教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:TP13U.D.C:621DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONSENSORLESSCONTROLOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORDOUBLEPWMSPEEDREGULATINGSYSTEMCandidate：ZhangYanSupervisor：WuLigangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliat

3、ion：SchoolofAerospaceDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要永磁同步电机（PMSM）调速系统在现代工业中占有重要地位，是以机械能驱动的负载的动力来源，其性能直接影响系统的稳定性。传统的变频器调速系统中，整流器侧桥臂由普通二极管构成，在实际运行中功率不能控制，输入电流谐波污染严重，并且在电机四象限运行时再生的能量无法回馈至电网，造成了直流母线电压的波动和电能的浪费，限制了其在工业生产中的

4、应用。随着功率开关组件的不断升级，由全控型器件构成的双PWM变换器拓扑结构，不但能满足电机的四象限运行，而且具有高功率比运行、电流低谐波因数、功率双向流动、可能量回馈以及直流母线电压动态调节等特点。本文便是在双PWM变换器为基本结构组成的电机调速系统，分PWM整流器侧和电机驱动系统侧两大部分，两者之间由直流母线电容相结合。本文首先推导了多种相坐标系下被控对象的变量方程，以瞬时功率原理为参考，研究了PWM整流器的直接功率控制方法。该部分包括三种方法，首先介绍了基于传统开关矢量表的直接功率控制，然后引入预测控制思想设计了基于有限控制指令的预测直接功率控制方法，对

5、于该方法非定频，以及每个采样周期需要进行大量计算的缺点，本文提出了基于空间矢量脉宽调制技术的预测直接功率控制方法，有效的解决了上述问题。其次分析了PMSM矢量控制的工作原理，并进行了仿真。设计了模型参考自适应观测器，对该观测器的稳定程度作了验证，然后应用到矢量控制中，对于观测结果稳态误差较大，转矩脉动的问题，本文基于重构思想对观测器输入电压进行了重构，并在仿真之后对改进前后的系统做了比较，观察系统性能表现，验证了算法的有效性。最后介绍了双PWM变换器的基本拓扑，给出了双PWM调速系统总体控制框架，并对双向功率流动情况进行了定性和定量分析。之后对一些关键性问题

6、进行了扩展和讨论，基于协调控制思想，提出了电机侧功率前馈补偿方法，相比独立控制，仿真后的结果达到了PMSM四象限运行及频繁性状态切换的要求，解决了系统突变时直流母线电压波动严重的问题，取得了较好的控制效果。关键词：永磁同步电机；PWM整流器；预测直接功率控制；四象限运行；双PWM变换器；-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)speedcontrolsystemoccupiesanimportantpositioninthemodernindustry,whichisthe

7、powersourceoftheloaddrivenbymechanicalenergy,itsperformancedirectlyaffectsthestabilityofthesystem.Inconventionalfrequencyconverterspeedcontrolsystems,thesidearmoftherectifieriscomposedofordinarydiodes.Duringtheactualoperation,thepowercannotbecontrolled,andtheinputcurrentharmonicsar

8、eseriouslypolluted,andthee