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永磁同步电机具有的功率密度高、维护简单等优点,在智能自动化驱动领域有着广泛的应用,并已经逐步取代了传统的直流电动机驱动系统。伴随着功率半导体和信息电子技术的发展,永磁同步电机驱动系统的性能得到了空前有效的提升。然而,额外的位置传感器如光电编码器、旋转变换器等作为高性能永磁同步电机驱动系统必不可少的换向信号判断装置不仅增加了系统成本,而且降低了系统的可靠性。为此,研究人员提出无位置传感器技术用于克服该类电机驱动系统上的述问题。本文在研究国内外已有成果的基础上,将滑模控制算法引入到永磁同步电机无位置传感器控制技术中,提高了转子位置识别精度。本文的主要工作如下:
首先,介绍了永磁同步电机发展现状和分类,构建了永磁同步电机的数学模型,推导了电机坐标变换公式,从理论上证明坐标变换可以将高阶、强耦合的永磁同步电机有效实现励磁、转矩独立控制的简化结构,为电机高性能控制提供理论依据。同时,对现有永磁同步电机控制策略进行了研究,并重点研究了id=0控制技术在永磁同步电机驱动系统的应用。
其次,深入学习滑模控制器的工作原理,设计了滑模切换面和控制函数。构建了滑模电流观测器,将其与永磁同步电机数学模型相结合。基于Matlab/simulink搭建了相关仿真模型,验证了该无位置传感器的有效性和可行性。
再次,基于TMS320F28335控制核心构建了永磁同步电机无位置传感器驱动控制系统,主要包括功率逆变器、信号采样调理电路及系统保护电路。通过结合流程图给出了主要程序如坐标变换、位置采样、无位置检测等的工作原理及设计思路,并在CCS6.0集成软件环境下编写了相应控制系统的模块化程序。
最后,搭建了驱动系统实验平台,对论文研究内容展开实验研究。并与有位置传感器的电机驱动系统对比,验证了该算法的有效性。
首先,介绍了永磁同步电机发展现状和分类,构建了永磁同步电机的数学模型,推导了电机坐标变换公式,从理论上证明坐标变换可以将高阶、强耦合的永磁同步电机有效实现励磁、转矩独立控制的简化结构,为电机高性能控制提供理论依据。同时,对现有永磁同步电机控制策略进行了研究,并重点研究了id=0控制技术在永磁同步电机驱动系统的应用。
其次,深入学习滑模控制器的工作原理,设计了滑模切换面和控制函数。构建了滑模电流观测器,将其与永磁同步电机数学模型相结合。基于Matlab/simulink搭建了相关仿真模型,验证了该无位置传感器的有效性和可行性。
再次,基于TMS320F28335控制核心构建了永磁同步电机无位置传感器驱动控制系统,主要包括功率逆变器、信号采样调理电路及系统保护电路。通过结合流程图给出了主要程序如坐标变换、位置采样、无位置检测等的工作原理及设计思路,并在CCS6.0集成软件环境下编写了相应控制系统的模块化程序。
最后,搭建了驱动系统实验平台,对论文研究内容展开实验研究。并与有位置传感器的电机驱动系统对比,验证了该算法的有效性。