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空调压缩机PMSM无传感器控制系统研制

作　者: 戚邦圳
导　师: 李铁才
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 变频空调矢量控制滑模观测器永磁同步电动机 XC164CM
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,变频空调以其性能优异、节能高效等特点已经成为市场的主流。但是目前国内市场大多数的变频空调仍采用感应电机,存在着起动电流大、功率因数低等缺点,限制了变频空调性能的进一步提高,特别是在当今能源日趋紧张的情况下,感应电机已难以满足空调节能的要求。而永磁同步电动机因其运行效率高,无需励磁等优点成为下一代变频空调压缩机电机的首选。本文以无传感器永磁同步电动机在变频空调中的应用为工程背景,以正弦波驱动的永磁同步电动机为研究对象,采用滑模观测器方法,研究并实现了永磁同步电动机驱动控制系统的无传感器矢量控制。论文首先在对永磁同步电动机无位置检测方法进行深入分析的基础上,设计并实现了一种鲁棒性好、控制算法简单、易于工程实现的基于滑模观测器转子位置估算方法。其次,在分析永磁同步电动机数学模型和矢量控制方案的基础上,建立了基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置控制系统模型。为实现无传感器永磁同步电动机矢量控制的仿真和实验研究提供了理论依据。并在此基础上完成了基于滑模观测器的无传感器永磁同步电动机驱动控制系统的硬件电路设计和软件编程工作。最后,论文对基于滑模观测器无传感器永磁同步电动机驱动控制系统进行仿真和实验研究。运用MATLAB/Simulink对无传感器永磁同步电动机调速系统进行了仿真研究,仿真结果表明了该方法的有效性。在已完成的基于英飞凌公司16位微控制器XC164CM的永磁同步电动机实验平台上进行了无传感器永磁同步电动机驱动控制系统实验,实验结果与仿真结果相符,证实系统性能满足设计要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-14
  1.1 课题背景  7-8
    1.1.1 课题来源  7
    1.1.2 课题研究的目的与意义  7-8
  1.2 PMSM 的无传感器控制技术的发展现状  8-11
    1.2.1 无传感器控制技术国内外研究现状  8-9
    1.2.2 PMSM 的无传感器控制方法  9-11
  1.3 无传感器控制实现的难点及对策  11-13
  1.4 本文研究的主要内容及安排  13-14
第2章永磁同步电动机数学模型及其控制系统设计  14-27
  2.1 引言  14
  2.2 交流永磁同步电动机的结构及基本方程  14-16
  2.3 永磁同步电动机数学模型  16-17
  2.4 永磁同步电动机矢量控制  17-22
    2.4.1 矢量控制原理  17-19
    2.4.2 磁场定向控制的实现  19-22
  2.5 空间矢量脉宽调制技术分析没  22-25
  2.6 本章小结  25-27
第3章基于滑模观测器无位置控制系统的设计  27-39
  3.1 引言  27
  3.2 滑模变结构控制基本原理  27-29
  3.3 滑模观测器的设计  29-33
  3.4 无位置控制实现  33-36
    3.4.1 转子预定位启动  33-34
    3.4.2 转子位置估算及相位补偿  34-36
  3.5 抖振削弱方法  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章永磁同步电动机驱动控制系统软硬件设计  39-58
  4.1 引言  39
  4.2 控制系统硬件设计  39-45
    4.2.1 系统主控制器选择  39-40
    4.2.2 电源模块设计  40-41
    4.2.3 功率驱动电路及电流检测电路  41-44
    4.2.4 保护电路设计  44-45
  4.3 控制系统软件设计  45-55
    4.3.1 主程序结构  45-47
    4.3.2 A/D 采样  47-48
    4.3.3 坐标变换  48-50
    4.3.4 SMO 及位置估算  50-52
    4.3.5 SVPWM 软件实现  52-55
  4.4 PI 控制模块  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第5章系统仿真及实验结果分析  58-68
  5.1 引言  58
  5.2 系统仿真  58-62
  5.3 试验结果及分析  62-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
附录  73-75
致谢  75-76
作者简介  76

空调压缩机PMSM无传感器控制系统研制

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