永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究

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由于永磁同步电动机具有高效率、高可靠性、体积小等优点,目前在众多领域得到了广泛应用。为了实现永磁同步电动机的精确控制,需要在其转轴上安装位置传感器,考虑到诸多应用领域现场情况和成本方面的问题,无传感器控制技术已成为当前永磁同步电机控制技术研究的热点,该技术具有十分广阔的应用前景。本文对永磁同步电动机的矢量控制方法进行了研究,实现了无传感器永磁同步电机矢量控制。主要完成了以下几个方面的工作。  首先,介绍了矢量控制方法并选定id=0控制,详述了空间矢量脉宽调制技术在永磁同步电机控制中的具体实现过程。在定子参考坐标系下建立了永磁同步电机数学模型,研究了无传感器控制估算转子位置和速度的滑模观测器方法,设计了滑模观测器,并证明了其存在性。采用了饱和函数抑制滑模抖振现象。通过实验验证了滑模观测器估算转子位置的可行性。  其次,主要采用智能功率模块IPM为逆变器和数字信号处理器DSP为控制核心完成硬件电路设计、选型、PCB制板和调试,并结合硬件进行了软件调试。其中,对储能电容的充电电路、PWM驱动电路和电流检测电路部分进行设计并做了修改。软件上实现了滑模观测器估算转子位置和速度以及永磁同步电机电流速度双闭环矢量控制,给出了主程序及主要子程序的流程图。  最后,在实验室建立了永磁同步电机实验装置平台,对所设计的无传感器永磁同步电机控制系统进行了实验验证。结果表明所设计的永磁同步电机控制装置能够实现加减速、正反转和加载功能。电机空载运行调速范围能够实现160rpm-900rpm,系统运行稳定可靠;负载运行转矩可以达到0.4 N·m,需要进一步改善。
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