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无刷交流同步电机无位置传感器起动控制技术研究

作　者: 唐国芬
导　师: 周波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无刷交流同步电机无位置传感器控制脉振高频电压注入法直流励磁通断法矢量控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在多电飞机和全电飞机的研究方兴未艾的背景下，无刷交流同步电机起动/发电系统倍受青睐。无刷交流同步电机起动控制器需要获取准确的转子位置信息，而机械式位置传感器存在诸多弊端。为了解决这个问题，无位置传感器控制技术应运而生，并逐渐成为无刷交流同步电机起动控制领域的重要研究方向。低速无位置传感器起动控制是实现全速度范围无位置传感器起动控制的关键，引起了学者的广泛关注。本文着重对脉振高频电压注入法进行研究，提出了脉振高频电压注入法与直流励磁通断法相结合的转子初始位置估计方法，在此基础上实现无刷交流同步电机从起动到低速运行的无位置传感器控制。本文首先分析了无刷交流同步电机的数学模型及矢量控制的基本原理，利用Matlab软件构建了无刷交流同步电机矢量控制系统的模型，对有位置传感器下系统的运行特性进行了仿真分析。然后，阐述了脉振高频电压注入法的基本原理，提出了一种无刷交流同步电机转子初始位置估计的新方法，并给出了低速阶段无位置传感器运行的实现方案，并进行了深入的理论推导和仿真研究，仿真结果验证了理论分析的正确性。最后，设计并制作一套基于DSP和CPLD组合的无位置传感器控制系统实验平台，进行转子初始位置估计和低速无位置传感器运行实验。实验结果表明该无位置传感器控制方法能够获得良好的转子位置估计效果，可顺利实现无刷交流同步电机的无位置传感器起动运行。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-17
  1.1 无刷交流同步电机起动/发电系统概述  12-13
  1.2 无刷交流同步电机无位置传感器控制技术的研究现状  13-15
    1.2.1 中速和高速时无位置传感器控制技术的研究  14
    1.2.2 零速和低速时无位置传感器控制技术的研究  14-15
  1.3 论文主要研究内容  15-17
第二章无刷交流同步电机矢量控制系统  17-26
  2.1 引言  17
  2.2 无刷交流同步电机的起动工作原理  17-18
  2.3 无刷交流同步电机的数学模型  18-19
  2.4 无刷交流同步电机的矢量控制  19-21
  2.5 无刷交流同步电机矢量控制系统的建模与仿真  21-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章无刷交流同步电机无位置传感器控制系统  26-49
  3.1 引言  26
  3.2 脉振高频电压注入法的基本原理  26-30
  3.3 无刷交流同步电机转子初始位置估计  30-45
    3.3.1 基于脉振高频电压注入法的转子初始位置估计  31-35
    3.3.2 基于直流励磁通断法的转子扇区检测  35-37
    3.3.3 转子初始位置估计值修正  37-38
    3.3.4 转子初始位置估计建模与仿真分析  38-45
  3.4 无刷交流同步电机低速无位置传感器运行  45-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章实验系统软硬件设计  49-64
  4.1 引言  49
  4.2 系统硬件设计  49-57
    4.2.1 主功率电路设计  50-51
    4.2.2 励磁功率电路设计  51-52
    4.2.3 相电压极性判断电路设计  52-54
    4.2.4 采样调理电路设计  54-55
    4.2.5 主控制电路设计  55-57
  4.3 基于 C 语言的 DSP 软件设计  57-61
  4.4 基于 Verilog HDL 语言的 CPLD 软件设计  61-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章实验结果及其分析  64-70
  5.1 引言  64
  5.2 转子初始位置估计实验  64-68
  5.3 低速无位置传感器运行实验  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
在学期间的研究成果及发表的学术论文  77-79
附录  79-80

无刷交流同步电机无位置传感器起动控制技术研究

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