无位置传感器永磁同步电机流频比控制研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:csmeteor135
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舰船电力推进系统因具有节约能源、节省舰船空间和提高舰船操纵性能等优点,成为舰船推进系统主要发展方向,其中舰船推进电机是舰船电力推进系统的核心部分,永磁同步电机凭借其效率高、功率密度大和动态响应快等优点,广泛应用于舰船推进电机中。永磁同步电机的高性能控制需要获得准确的转子位置,但舰船推进电机运行环境复杂,在恶劣工况下位置传感器的可靠性会降低。而无位置传感器控制具有减小体积,节约成本,提高系统可靠性,增强对运行环境适应能力等优点,因此具有重要的研究意义。本文以永磁同步电机为研究对象,对永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制方法进行研究。首先分析了永磁同步电机本体结构,建立了永磁同步电机数学模型,对目前常见的永磁同步电机无位置传感器控制方法进行对比分析,针对目前没有一种无位置传感器控制方法可以实现永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制,提出一种改进的I/f流频比控制策略以实现全速度范围无位置传感器控制。其次,针对I/f流频比控制下电机转速、转矩突变时系统稳定性差的问题,提出一种提高I/f流频比控制稳定性方法,该方法通过电机瞬时有功功率高频分量对电流矢量的频率进行补偿,增大了系统阻尼比,提高了控制系统的稳定性。再次,针对I/f流频比控制下电机运行效率低的问题,提出一种提高I/f流频比控制效率方法,该方法通过电机瞬时无功功率永磁磁链分量对电流矢量的幅值进行补偿,使电流矢量励磁分量为零,实现了id=0控制策略,有效提高了I/f流频比控制下电机运行效率。然后利用MATLAB/Simulink对永磁同步电机全速度范围无位置传感器I/f流频比控制策略进行仿真实验,验证了所提方法的可行性和有效性。最后,在硬件在环(Hardware-In-the-Loop)实时测试平台上搭建了永磁同步电机I/f流频比控制系统,对本文提出的全速度范围无位置传感器永磁同步电机I/f流频比控制策略进行实验验证。实验结果表明,本文提出的提高I/f流频比控制稳定性和效率方法,可以实现永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制,同时有效提高了系统稳定性和电机运行效率。
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