基于无位置传感器的永磁同步电机控制系统研究

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1、学校代号10532学号S150200244分类号U463.2密级公开硕士学位论文基于无位置传感器的永磁同步电机控制系统研究学位申请人姓名郑大坤培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称周云山教授学科专业机械工程研究方向新能源汽车电子论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150200244密级：公开湖南大学硕士学位论文基于无位置传感器的永磁同步电机控制系统研究学位申请人姓名：郑大坤导师姓名及职称：周云山教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年5月17日答辩委员会主席：程军圣教授ResearchonPe

2、rmanentMagnetSynchronousMotorControlSystemBasedonPositionSensorlessbyZHENGDakunB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHOUYunshanMay,2018硕士学位论文湖南

3、大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编

4、本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I基于无位置传感器的永磁同步电机控制系统研究摘要永磁同步电机（PMSM）因其价格低廉、重量轻便、体积小、效率很高等优点，因而在各种调速系统中占领者重要的地位。要想使PMSM能够正常和安全的运行，通常都在转子轴上安装一个位置传感器来检测永磁同步电机的转速和位置实时信息，这对实现PMSM的闭环控制至关重要。但是一些高性能和高精度的位置传感器不仅增加了电机的成本，而且在一些恶劣的环境也会影响电机的运行性能，限制了PMSM的发展与推广。针对这一问

5、题，本文进行了基于无位置传感器的PMSM控制策略的研究，并对其进行了详细的分析。为了研究无位置传感器的PMSM控制系统，详细的讲解了PMSM的数学模型，选择了磁场定向控制策略和空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术，基于MATLAB/SIMULINK平台搭建有传感器的PMSM矢量控制模型。对该控制系统进行仿真实验，验证了模型的正确性，说明该控制系统具有良好的性能和可行性。针对有传感器的局限性，提出了扩展卡尔曼滤波（EKF）观测器来观测电机的位置信息，改写了基于EKF的永磁同步电机数学模型，设计了EKF位置观测器，再结合电流前馈解耦控制策略，在SIMULINK平台搭建了无位置PMSM矢量控制

6、模型。对该系统进行了仿真实验，实验结果表明该基于EKF的无位置PMSM矢量控制策略在中高速时的可行性。对于基于EKF观测器的无位置矢量控制系统在启动及低速时的不可控性，提出了一种复合控制策略。详细阐述了脉振高频电压注入法的原理，在SIMULINK平台搭建了基于脉振高频电压注入法的无位置矢量控制模型，经过仿真实验验证了该控制策略在零速及低速的可行性。将EKF观测器与脉振高频电压注入法通过加权平均值形成复合控制器，在SIMULINK平台搭建了基于复合控制器的无位置矢量控制系统模型，并进行了仿真实验，验证了该系统的可行性。以TI的TMS320F28335芯片为控制芯片，设计了基于模型设计的E

7、KF无位置矢量控制系统的软硬件，在SIMULINK平台搭建了该控制系统的主控模型和中断服务程序模型，并进行自动代码生成，对整个控制系统进行了实验测试。关键词：PMSM；矢量控制；EKF；复合控制；基于模型的设计；II硕士学位论文AbstractAsthepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hastheadvantagesoflowprice，lightweight,smallvolume,higheffic