【摘 要】
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随着时代的发展进步,现代电机的本体设计与控制方法日渐成熟,双三相永磁同步电机（PMSM）控制系统相比于三相PMSM控制系统具有多自由度控制、高可靠性、大功率容量等优点,在飞机、船舶、汽车等对可靠性要求较高的场合广泛应用。而双三相PMSM控制系统中最薄弱的环节是功率电路的开关管和位置传感器,它们损坏的频率较高,因此本文针对上述两个问题对双三相PMSM的矢量控制技术、容错方法以及无位置传感器检测技术展
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随着时代的发展进步,现代电机的本体设计与控制方法日渐成熟,双三相永磁同步电机（PMSM）控制系统相比于三相PMSM控制系统具有多自由度控制、高可靠性、大功率容量等优点,在飞机、船舶、汽车等对可靠性要求较高的场合广泛应用。而双三相PMSM控制系统中最薄弱的环节是功率电路的开关管和位置传感器,它们损坏的频率较高,因此本文针对上述两个问题对双三相PMSM的矢量控制技术、容错方法以及无位置传感器检测技术展开研究。首先,研究了双三相PMSM在正常模式下的控制技术,建立了自然坐标系下电机数学模型,并根据绕组分布和磁势关系进行矢量空间解耦（VSD）变换简化电机模型,采用id=0的矢量控制技术,并通过最大四矢量调制方法提高母线电压利用率。然后对缺相故障时容错控制技术展开研究,分析了降维电机数学模型的不足,需要多次解耦变换增加了控制难度,采用基于正常解耦变换以最优函数为优化目标的电流滞环容错控制,该方法相对简单易于后续应用。其次,针对传统滑模观测器（SMO）和反正切函数估算转子位置的不足并加以改进,提出了一种新的双三相PMSM滑模无位置传感器检测技术和转子位置估算方法。在传统SMO的基础上引入定子电流变频跟踪器（FVT）,解决了反电动势（BEMF）的动态估算问题和减小了由滑模动态切换造成的高频抖振。同时,为了提高转子位置的估算精度和抵抗负载扰动能力,构建了三阶扩张状态观测器（ESO）用于估算转子位置信息。最后,在理论研究的基础上构建了电机系统的仿真平台,验证了理论研究的正确性。接着又进行了电机控制系统设计和硬件平台建设,通过实验研究验证了基于ESO估算转子位置的改进SMO在双三相PMSM正常模式和容错控制下应用的可行性。
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