永磁同步电机的低成本控制系统研究--《浙江大学》2015年硕士论文
永磁同步电机的低成本控制系统研究
【摘要】：永磁同步电机具有高能量密度、高效率、高转矩惯量比的特点,同时结构简单、易于维护、控制性能优越。随着永磁材料性能的提高以及价格的降低,永磁同步电机在工业以及一些家用电器方面的应用越来越广泛。本文针对永磁同步电机在风机、水泵以及一些要求低成本场合的应用,研究了转子无阻尼绕组永磁同步电机的两种低成本控制策略即转子位置开环的高效V/f控制以及基于开关型霍尔位置传感器矢量控制的一些关键问题。
首先针对转子位置开环的V/f控制策略在永磁同步电机低速运行以及转矩、转速突变时易失步、效率低等问题,提出了基于有功、无功功率观测的电压向量实时补偿的改进控制方法。在对V/f控制永磁同步电机稳定性分析的基础上,根据同步电机运行时功率角与转速波动间的联系,建立有功功率脉动分量与转速波动量的方程；在此基础上构建了抑制功率脉动的数字阻尼环系统,通过修正给定电压向量的转速提高电机运行的稳定性；同时对电机的无功功率进行实时观测,通过与电机运行在单位电流最大转矩情况下的无功功率进行比较,控制电压向量的幅值,实现永磁同步电机的高效运行。
其次针对基于开关型霍尔位置传感器的永磁同步电机矢量控制提高位置估算精度的问题进行了研究。详细分析了电机动态运行状态下,电机霍尔安装机械位置对转矩的影响,在此基础上提出了基于各扇区时间的最小二乘法线性插值算法。通过对转子位置的精确估算,有效地抑制了由于电机霍尔安装机械位置不准确带来的转矩和转速的脉动,提高电机运行的稳定性。
最后在Matlab/Simulink仿真平台对上述研究结果进行详细仿真分析的同时,搭建了外转子永磁同步电机控制系统的实验平台,分别对提出的高效V/f控制策略以及基于霍尔传感器的矢量控制在机械位置偏差时的控制进行了实验验证。仿真和实验结果都证明了所研究的控制方法的有效性。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TM341【目录】：
致谢4-5摘要5-6Abstract6-7目录7-10第一章 绪论10-24 1.1 永磁同步电机发展概况10-11 1.2 永磁同步电机的控制策略简介11-13 1.3 永磁同步电机低成本控制系统的国内外研究现状13-18
1.3.1 带位置闭环的矢量控制研究现状13-17
1.3.2 转子位置开环的V/f控制算法研究现状17-18 1.4 本文的研究背景及意义18-19 1.5 本文主要研究内容19-20 参考文献20-24第二章 永磁同步电机高效V/f控制研究24-58 2.1 永磁同步电机的数学模型及其空间矢量调制技术24-31
2.1.1 永磁同步电机的数学模型24-28
2.1.2 永磁同步电机的空间矢量调制技术28-31 2.2 永磁同步电机的基本V/f控制31-35
2.2.1 永磁同步电机V/f控制的基本理论31-33
2.2.2 V/f控制中转子初始位置定位33-35 2.3 基于有功功率观测的V/f控制稳定阻尼环的设计分析35-39 2.4 基于无功功率观测的V/f高效控制策略分析39-43
2.4.1 V/f控制中的电压给定39-40
2.4.2 V/f高效控制的电压调整40-43 2.5 永磁同步电机V/f高效控制的仿真研究43-56
2.5.1 V/f控制策略的仿真研究43-47
2.5.2 仿真结果分析47-56 2.6 本章小结56-57 参考文献57-58第三章 永磁同步电机低分辨率位置传感器的位置估算研究58-76 3.1 低分辨率位置传感器的测速及通用的位置估算方法58-61 3.2 基于霍尔位置出现偏差时的位置估算方法61-63 3.3 对于霍尔区间边界的转子位置校正算法63-65 3.4 基于低分辨率位置传感器的电机矢量控制系统65-66 3.5 基于低分辨率传感器的矢量控制仿真分析66-73
3.5.1 仿真模块的搭建66-68
3.5.2 仿真结果的分析68-73 3.6 本章小结73-74 参考文献74-76第四章 低成本永磁同步电机控制的实验研究76-92 4.1 实验平台的硬件构成76-82
4.1.1 主控芯片PSoC5 CY8C5868LP的介绍77-79
4.1.2 外围控制电路79-82 4.2 高效V/f控制策略的实验研究82-87
4.2.1 高效V/f控制的软件流程82-84
4.2.2 高效V/f控制的实验结果分析84-87 4.3 基于低分辨率位置传感器的永磁同步电机矢量控制实验研究87-90
4.3.1 低分辨率永磁同步电机矢量控制的软件流程88
4.3.2 基于低分辨率位置传感器矢量控制的实验结果88-90 4.4 本章小结90-92第五章 总结与展望92-94 5.1 全文总结92-93 5.2 今后工作展望93-94攻读硕士学位期间研究成果94
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基于软开关的永磁同步电机控制系统研究
【摘要】：随着资源消耗和环境破坏,能够设计一种更加节能、无污染的产品具有重大意义。永磁同步电机直接转矩控制系统以简单的结构和优异的性能引起学者们的广泛关注，但也存在低速时磁链、转矩脉动大和硬开关逆变器下开关损耗、电磁干扰严重等缺点。为了提高控制系统的性能，对永磁同步电机直接转矩控制系统进行抗干扰能力，减小脉动和降低功耗等方面的研究显得尤为重要。针对存在的这些问题，本文所做的工作如下：
介绍了永磁同步电机和常用控制策略的发展历史及现状，对直接转矩控制策略进行了详细分析。永磁同步电机控制系统在实际运行中，尤其在长时间工作或外界温度变化的情况下定子绕组温度会跟着变化，定子绕组的变化进而对整个系统的性能将产生很大的影响。对此，在理论上分析了温度对电机参数的影响，利用MATLAB/SIMULINK搭建了模拟真实环境中温度变化的仿真模型，仿真结果证实了理论分析的正确性。
为了使电机控制系统获得更好的控制性能，减小传统直接转矩控制系统中磁链、转矩脉动较大等问题，引进空间矢量调制的直接转矩控制策略，详细阐述了它的基本原理及实现方法，搭建了仿真模型进行验证分析，仿真结果证实采用这种控制策略能大大降低由于空间矢量不足而造成的磁链、转矩脉动等问题。
传统硬开关逆变器下随着频率的提高，开关损耗和电磁干扰等问题变得尤为突出。针对此问题，本文提出了一种新型的软开关逆变器方案，利用空间矢量调制的直接转矩控制策略，以TMS320F2812DSP为控制核心，设计了一种新型的基于软开关的永磁同步电机控制系统，理论分析和实验结果表明该系统不仅能降低磁链和转矩脉动，而且还在一定程度上解决了硬开关逆变器下开关损耗较大的问题，增强控制系统在高频下的抗干扰能力，同时此研究还能为以后在抗干扰和低功耗等方面的进一步研究提供依据。
【关键词】：
【学位授予单位】：温州大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TM341【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-9第1章 绪论9-14 1.1 课题研究的背景及意义9-10 1.2 永磁同步电机控制方式的概况10-12 1.3 本文的主要内容12-13 1.4 本文的组织结构13-14第2章 永磁同步电动机及其数学模型14-24 2.1 永磁同步电机的分类14-15 2.2 常用坐标变换15-20 2.3 各种坐标系下 PMSM 的数学模型20-24第3章 传统直接转矩控制策略研究与分析24-35 3.0 传统直接转矩控制的原理24-25 3.1 电压空间矢量基本原理25-29
3.1.1 两电平电压型逆变器模型25-27
3.1.2 电压矢量对电磁转矩与磁链的影响27-28
3.1.3 电压矢量选取28-29 3.2 PMSM 传统直接转矩系统与仿真29-32
3.2.1 PMSM 传统直接转矩控制系统29-30
3.2.2 PMSM 传统直接转矩系统仿真结果30-32 3.3 PMSM 传统直接转矩控制系统存在的问题32-34
3.3.1 转矩脉动和高次谐波32-33
3.3.2 功率损耗和温度变化33-34 3.4 本章小结34-35第4章 温度变化对永磁同步电机直接转矩系统的影响35-41 4.1 引言35 4.2 温度变化对定子电阻的影响35-36 4.3 温度变化对磁链观测的影响36-37 4.4 温度变化对电磁转矩的影响37 4.5 温度变化对直接转矩系统影响的仿真分析37-40 4.6 本章小结40-41第5章 基于空间矢量调制的直接转矩控制系统研究41-50 5.1 引言41 5.2 空间矢量调制的直接转矩控制原理41-44
5.2.1 空间电压矢量的合成原理42
5.2.2 扇区号的判断42-43
5.2.3 相邻电压矢量作用时间的确定方法43-44 5.3 基于空间矢量调制的直接转矩控制系统44-46 5.4 基于空间矢量调制的直接转矩控制系统仿真46-49 5.6 本章小结49-50第6章 三相软开关逆变电路设计50-60 6.1 传统硬开关逆变开关损耗50-51 6.2 软开关的分类及特征51-54 6.3 三相软开关逆变电路设计54-59
6.3.1 软开关逆变器的分类54-55
6.3.2 谐振直流环节的基本工作原理55-57
6.3.3 直流环节谐振型逆变器的设计57-59 6.4 本章小结59-60第7章 基于软开关的 PMSM 控制系统设计60-74 7.1 引言60 7.2 基于软开关的 PMSM 控制系统总体结构60-61 7.3 基于软开关的 PMSM 控制系统硬件设计61-67
7.3.1 TMS320F2812 DSP61-62
7.3.2 控制电路设计62-64
7.3.3 外围电路设计64-66
7.3.4 传统 PMSM 控制系统功率变换器66-67 7.4 基于软开关的 PMSM 控制系统软件设计67-71
7.4.1 控制系统的软件平台67-69
7.4.2 软件编写的 Q 格式处理69-70
7.4.3 控制系统的软件设计70-71 7.5 实验结果与分析71-74第8章 总结与展望74-75参考文献75-79附录79-81致谢81-83攻读硕士学位期间发表的学术论文和参研的项目83
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开关插座各种使用注意事项
开关插座各种使用注意事项
在我们的家居生活中，或多或少在使用开关插座时，没有注意安全使用，这也造就大大小小的火灾事故，为了减少火灾事故，电工之家列举了几点事项，与大家分享。
1、可以设置一些带开关的插座，这样不用拔插头并且可以切断电源，也不至于拔下来的电线吊着影响美观，比如洗衣机插座不用时可以关上、空调插座淡季关上不用拔掉；
2、厨房插座不要装在灶台上房，防止过热；
3、装卫生间浴霸开关，记得多留几公分的位置，因为这个开关一般比灯的开关大一圈，要是就差一点点装不进去就麻烦了；
4、要把开关装在太靠近水的地方，若装在开放式阳台记得用开关插座专用防溅盖；
5、考虑书柜内、橱柜内灯光的插座和相应的控制开关；
6、考虑防盗报警器、煤气报警器、壁挂式液晶、玄关灯光等的插座和相应控制开关；
7、考虑每个房间吸尘器的使用插座，特殊的还有卫星电源插座，壁挂式鱼缸等等，反正多预留插座总比最后不够用脱线板解决美观的多。
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