【摘 要】
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近年来随着电力电子技术、控制理论以及微型计算机技术发展成熟,高效率、高控制精度的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）在民用和工业领域中得到越来越多的应用,相关方向的研究使永磁同步电机控制朝着更高效更稳定的方向快速发展。传统机械型传感器存在占用电机内部空间、调试工作量大、成本高、易出现信号干扰故障等问题,因此永磁同步电机无速度传感器研究成为本
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近年来随着电力电子技术、控制理论以及微型计算机技术发展成熟,高效率、高控制精度的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）在民用和工业领域中得到越来越多的应用,相关方向的研究使永磁同步电机控制朝着更高效更稳定的方向快速发展。传统机械型传感器存在占用电机内部空间、调试工作量大、成本高、易出现信号干扰故障等问题,因此永磁同步电机无速度传感器研究成为本文研究重点。分析表贴式永磁同步电机交-直轴磁阻和电感近似相等的特征,通过矢量控制系统策略研究,确定其适合采用磁场定向控制作为控制方案。结合永磁同步电机特殊结构和控制技术,建立数学模型,阐述矢量控制策略和空间矢量脉宽调制技术的原理及实现方法。针对扩展卡尔曼滤波（EKF）算法在高度非线性系统线性化过程中产生截断误差,无法得到精确估计值的问题,提出一种基于迭代法的扩展卡尔曼滤波算法（IEKF）用于PMSM无速度传感器的控制研究。该方法是在EKF的基础上,通过分析模型非线性程度进行迭代运算,减小EKF算法线性化中产生的误差对估值精度的影响,从而降低系统在线性化过程引起的误差。仿真计算结果表明,IEKF较EKF的截断误差平均降低了55.6%。其次,由于扩展卡尔曼滤波线性化时涉及Taylor展开式近似计算,当方程存在奇异点时,即没有微分定义,将无法进行估值计算。为从根本上解决由泰勒展开式产生的问题,引入Stirling插值算法对EKF进行优化,对研究结果分析得到Stirling插值相比于EKF的Taylor近似其平均误差降低了58.96%。设计软件程序和硬件电路板,系统以TMS320F28335芯片为核心,并对系统涉及的功能模块的原理进行阐述和分析。硬件部分重点介绍电源驱动电路、采样电路和保护电路,软件部分工作最要为编写系统主程序、中断子程序和各部分的软件实现程序,并在实验平台上完成系统调试。
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