导　　师： 高军礼; 王盛才

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 直流无刷电机因为其效率高、运行性能优越、体积小、控制简单等优点在电机传动领域得到广泛应用。但直流无刷电动机系统在控制运行过程中需要获取准确的转子位置信息,通常通过机械式传感器来获得。这样不但降低了系统可靠性,而且增加了系统的成本和体积,限制了直流无刷电动机在特定的场合的应用。为了解决上述问题,直流无刷电机无位置传感器控制技术被提出并引起了足够的重视。高频信号注入法因可以在零速及低速时实现转子的精确位置估计,而扩展卡尔曼滤波无位置传感器在高速段运行时也有高精确的位置估计能力。鉴于此,本文以设计在很宽的转速范围内的直流无刷无位置传感器矢量控制系统为目标,通过对控制算法的理论研究和设计仿真,力求为实际系统提供理论指导。本文主要内容如下:首先,本文探讨了直流无刷电动机无位置传感器控制策略发展的背景与现状,并介绍了主要的几种无位置传感器控制方法并分析了各自的的技术优缺点以及适用的场合。其次,对直流无刷电动机的数学模型进行了详细的描述,介绍了常用的三种坐标系下的电机数学模型。并结合矢量控制和空间矢量脉宽调制技术,给出了基于转子磁场定向的直流无刷电机矢量控制框图,为下一步的电机无位置传感器控制做铺垫。接着,深入研究了适用于不同调速范围无位置传感器控制控制算法。先研究了适用于零速及低速的高频注入法。并针对高频注入法随转速升高位置估计误差变大的缺点,研究了适用于中高速的扩展卡尔曼滤波算法估计转子信息的实现方法,并给出了一种合适的中高速与低速算法的切换方案。最后基于前文的分析研究,通过MATLAB/Simulink实验仿真平台对本文所提的方法和内容进行了仿真验证。实验结果证明了前文所述算法的有效性。

关 键 词： 直流无刷电机 矢量控制 无位置传感器控制 扩展卡尔曼滤波 高频信号注入

领　　域： []