永磁同步电机控制系统功率因数校正与转子位置估计研究

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1、中图分类号UDCTl订301．2620硕士学位论文学校代码!Q三三兰密级公珏永磁同步电机控制系统功率因数校正与转子位置估计研究PowerFactorCorrectionandRotorPositionEstimationforPermanentMagnetSynchronousMotorControlSystem作者学科研究学院(指导论文答辩日黝!￡丛吴齐控制科学与工程控制理论与应用信息科学与工程学院阳春华教授答辩委员会主席般中南大学二零一三年四月名业向所师姓专方氛教原创性声明IUllIllllIIIlIllIlIIIIIIIIllllIIIllIY2424971本人

2、声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：—型年』月卫日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国

3、科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：导师签日期：塑丛L年』月丛日永磁同步电机控制系统功率因数校正与转子位置估计研究摘要：永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMotors，PMSM)具有功率密度高、体积小、功率因数高、效率高等优点，获得非常广泛的应用。但中小容量PMSM调速控制系统逆变电源的工作方式使功率因数低，并产生谐波污染供电网。提高PMSM控制系统的功率因数能有效提高电网容量利用率和降低污染。传统PMSM转子位置检测采用位置传感器，传感器不但增加成本而且故障率高。

4、采用转子位置估计算法取代传统位置传感器，可以简化PMSM控制系统结构和提高系统稳定性。论文在研究功率因数校正(PowerFactorCorrection，PFC)原理和几种PFC电路结构的基础上，针对PMSM控制系统工作电压较高的特点，采用Boost型PFC电路，提出了一种平均电流法和预测算法相结合的整功率因数稳定运行控制算法。该算法利用预测控制算法预测得到随输入电压变化的占空比与平均电流法的占空比叠加，对输入电压过零点附近的电流进行补偿，使控制系统达到整功率因数，无需检测输入电压过零点，且能保证输出电压纹波小于3％，并对输入干扰有较好的抑制效果。同时使用一种PFC平

5、滑投切技术，通过控制占空比之比，减小PFC投切过程对控制系统的冲击，使控制系统达到整功率因数稳定运行。针对现有基于反电动势法转子位置检测方法的缺点，提出一种使用直接位置误差估计转子位置检测算法。通过引入新的坐标，并观测新坐标与实际坐标的角度差，来反推实际转子位置。该算法的特点在于不依赖电机反电动势，通过采用微分项近似，提高算法精度和实用性。设计和实现了基于STM32F103的1kW变频空调实验平台，在实验平台上进行了两种算法的仿真和实验。实验结果表明，平均电流法和预测算法相结合的整功率因数稳定运行控制算法在220VAC士20％输入电压、400W-1500W输出负载条件

6、下功率因数不低于0，995。直接位置误差估计算法能保证PMSM无传感器矢量控制系统长期稳定运行。图53幅，表4个，参考文献62篇。关键词：永磁同步电机，功率因数校正，位置检测分类号：TM301．2IIPowerFactorCorrectionandRotorPositionEstimationforPermanentMagnetSynchronousMotorControlSystemAbstract：PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasbeenwidelyusedinmanyfieldsbecauseofitshighpo

7、werfactor,greatpowerdensity,smallsizeandhighefficiency,however,speedcontrolsystemofPMSMwithintermediateorsmallcapacitywillleadtolOWpowerfactorandpowerharmonicpollutinggridbyusinginvertermode．Oneeffectivesolutionisincreasingthepowerfactor．IntraditionalPMSMcontrolsystem，rotorposi