检索结果-南通市图书馆

作者：赵国清北方工业大学

学位级别：硕士

直流无刷电机具备可靠性高、效率高、调速范围宽以及功率密度高的优点,因此被广泛应用于家电、汽车以及航空领域中。直流无刷电机控制需要转子位置信号,然而位置传感器受到工作环境以及体积上的限制,导致了直流无刷电机在某些极端环境... 详细信息

直流无刷电机具备可靠性高、效率高、调速范围宽以及功率密度高的优点,因此被广泛应用于家电、汽车以及航空领域中。直流无刷电机控制需要转子位置信号,然而位置传感器受到工作环境以及体积上的限制,导致了直流无刷电机在某些极端环境下的应用受限。本文对无位置传感直流无刷电机控制原理进行深入研究,为了提高电机的运行稳定性,本文对运行过程中电机的转矩脉动进行分析并讨论转矩脉动抑制的控制策略。本文对直流无刷电机的基本结构进行介绍,并推导了直流无刷电机的数学模型,为后续理论分析奠定基础。通过对端电压等效平衡方程进一步推导,得到了基于端电压的反电动势间接检测方法,讨论了通过硬件和软件检测反电势过零点的优势和劣势。在Matlab/Simulink中搭建基于反电动势法的无感直流无刷电机控制系统仿真模型,仿真结果验证了本文提出的端电压反电动势过零点检测方法的有效性和正确性。为优化电机控制效果,本文对电机换相误差进行讨论,推导了换相误差角度大小与相电流幅值之间的关系。之后对换相误差的产生机理进行讨论,提出一种不依赖于对电机参数的获取且易于实现的方法,即通过保持导通相电流在换相后两段30°电度角积分值相等实现对换相误差角度进行校正。在Matlab/Simulink中搭建基于相电流积分的闭环校正仿真模型,结果表明该方法的有效性。为进一步抑制电机转矩脉动以提高电机运行稳定性,本文对转矩脉动产生机理进行分析,提出了使用直接转矩控制方法通过间接控制运行过程中的相电流实现对电机电磁转矩脉动的抑制。分析直接转矩控制原理,根据直流无刷电机特点,通过端电压检测过零点得到转子扇区,省去磁链计算。同时,针对直接转矩控制中传统零矢量的问题,提出使用新型电压零矢量对转矩脉动进行抑制。在Matlab/Simulink中搭建基于无位置传感控制的直接转矩控制系统仿真模型,通过将传统速度-电流双闭环控制系统、传统二值滞环器下的直接转矩控制系统以及改进的直接转矩控制系统仿真结果进行对比,结果表明新型直接转矩控制方法具有较好的转矩脉动抑制效果。最后,以STM32F407作为主控芯片搭建了基于换相校正的高速直流电机直接转矩控制系统的硬件和软件实验平台,验证了控制策略的有效性和正确性。

关键词：直流无刷电机无感控制换相校正直接转矩控制

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高速无刷直流电机自寻优换相校正策略

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电工技术学报 2019年第19期34卷 3997-4005页

作者：施晓青王晓琳徐同兴顾聪南京航空航天大学自动化学院

换相误差是影响高速永磁无刷直流电机系统性能的主要因素之一,众多学者已对换相误差模型及校正技术进行了广泛研究。该文指出相电流与换相误差呈非线性关系,当且仅当换相误差被完全补偿时相电流存在最小值。为达到换相误差的最优补偿效... 详细信息

换相误差是影响高速永磁无刷直流电机系统性能的主要因素之一,众多学者已对换相误差模型及校正技术进行了广泛研究。该文指出相电流与换相误差呈非线性关系,当且仅当换相误差被完全补偿时相电流存在最小值。为达到换相误差的最优补偿效果,提出一种基于最小相电流追踪的自寻优换相校正策略,即仅以电机相电流作为反馈信号对换相补偿角自动寻优。这种自寻优换相校正策略既不依赖于任何电机参数,又能统一补偿因电机阻抗效应、采样延迟及控制回路延迟等不同因素导致的换相误差。同时,该策略不受限于无刷直流电机的位置检测方法、调制方式或反电动势波形是否理想等条件,实现简单,具有较强的适用性。最后通过仿真和实验验证了该策略的有效性和优越性。

关键词：换相误差自寻优无刷直流电机换相校正

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高速永磁无刷直流电机换相校正技术探究

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作者：施晓青南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,高速永磁无刷直流电机凭借其控制简单、成本低、效率高以及相对较小的体积和较大的功率密度等优势发展迅猛。然而,换相误差问题一直是影响高速永磁无刷直流电机系统性能的主要因素之一,也由此制约了永磁无刷直流电机在更高转速... 详细信息

近年来,高速永磁无刷直流电机凭借其控制简单、成本低、效率高以及相对较小的体积和较大的功率密度等优势发展迅猛。然而,换相误差问题一直是影响高速永磁无刷直流电机系统性能的主要因素之一,也由此制约了永磁无刷直流电机在更高转速、更高精度和更高稳定性场合的应用。因此,对高速永磁无刷直流电机换相校正技术的研究具有重要意义。本文首先阐述了永磁无刷直流电机的换相逻辑,分析了高速永磁无刷直流电机系统中的主要换相误差类型并给出了对应数学模型,然后对不同类型换相误差进行了统一化处理,指出不管由何种因素引起的换相误差最终都体现为相反电势和相电流之间的相位差即内功角。然后本文提出了一种基于内功角锁相的换相校正策略,通过观测电机转子磁链和相电流积分间的相位差间接获取电机的内功角信息即换相误差信息,然后将内功角作为控制和反馈信号,结合PI调节器的使用,对内功角建立锁相环并对其进行闭环控制,从而实现换相校正。该换相校正策略能统一补偿所有类型换相误差,控制简单易实现。接着本文提出了一种基于最小相电流追踪的自寻优换相校正策略,指出电机相电流与换相误差呈非线性关系,且当换相误差实现全补偿时相电流存在最小值,基于这种关系建立了换相补偿角的自寻优算法,即以电机相电流作为反馈信号对换相补偿角自动寻优,从而实现换相校正。该换相校正策略也能统一补偿所有类型换相误差,且只需检测电机相电流,不依赖于任何电机参数。针对本文所提的两种换相校正策略,本文利用MATLAB/Simulink平台搭建了仿真模型,并以TMS320F28335为控制芯片搭建了实验平台,仿真和实验结果均证明了这两种换相校正策略的可行性和有效性。

关键词：永磁无刷直流电机换相误差换相校正锁相环内功角自寻优

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高速空心杯电动机控制技术研究

高速空心杯电动机控制技术研究

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作者：李建宁山东理工大学

学位级别：硕士

空心杯电机是一种高速、高精度的电机,凭借其响应速度快、功率密度高、运行平稳、伺服性能好的特点,使其在军事、航空航天、医疗器械、自动化设备等高速、高精度的场合中得到了广泛的应用。在空心杯电机控制系统中换相误差会制约控制系... 详细信息

空心杯电机是一种高速、高精度的电机,凭借其响应速度快、功率密度高、运行平稳、伺服性能好的特点,使其在军事、航空航天、医疗器械、自动化设备等高速、高精度的场合中得到了广泛的应用。在空心杯电机控制系统中换相误差会制约控制系统性能,并使电机的精度和稳定性下降,另外转矩脉动也会对电机运行的稳定性造成影响,为了提升空心杯电机控制系统的性能,本文在空心杯电机无位置控制的基础上对电机的换相误差和转矩脉动抑制进行研究。首先,介绍了高速空心杯无刷电机的结构,深入分析空心杯无刷电机的基本原理,并构建其数学模型,介绍六步法控制方法、反电势检测法、转子启动方法以及速度调制方式在内的电机控制相关步骤,分析了电机换相误差的来源。针对空心杯电机无位置控制问题,采用三段式的空心杯电机无位置控制方法,最后对高速空心杯电机无位置控制系统进行仿真分析。其次,对空心杯电机无位置控制系统的实验平台进行搭建,设计控制系统的硬件电路并详细分析了软件算法的实现过程,为后续验证本文所提的控制策略的有效性打好基础。再次,详细分析不同PWM调制方式下非导通相的续流情况,在考虑了非导通相换相续流、开关损耗和转矩脉动影响后最终选择PWM-ON-PWM的功率电路驱动方式,并对其实现方法进行研究,设计了换相角度细分程序,并通过实验验证了该程序的正确性。最后,针对高速空心杯电机高速运行中因为滤波采样电路、软硬件延迟、采样延迟引起的换相误差问题,提出一种基于母线电流积分的自适应换相校正策略,以母线电流在一个导通周期的前后半个周期的电流积分值相等为目标,将电机的母线电流积分值作为反馈信号对换相角度进行闭环补偿,并通过实验进行了验证。该换相校正策略只需对电机的母线电流进行检测,不依赖于任何电机参数。

关键词：空心杯电机无位置传感器控制 PWM调制换相误差换相校正

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