无位置永磁同步电机的转矩补偿相关算法研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouqidhi
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在当今的电力电子技术高度发展时代背景下,结合我国永磁材料十分丰富的大前提,永磁同步电机的应用十分的广泛,节约能源,提高电机效率和稳定性具有十分重要的研究意义。本文研究主体是家电领域的空调压缩机。当下压缩机大多采用永磁同步电机作为驱动核心,由于其转子在一个完整周期内伴随压缩气体、吸气和排气这三个工作状态,使得低频运转时负载转矩随着转子状态而变换,因此可以知道低频运转时负载转矩具备周期的非线性波动性,而控制影响电磁转矩的交直轴电流不会突变,所以会产生电磁转矩与负载转矩不匹配的现象,使得系统的稳定性下降,甚至产生抖振。因此,针对这种现象提出了一种扭矩补偿方案,并建立了模型并进行了仿真实验。本文先从研究背景上介绍永磁同步电机的研究的重要性,对永磁同步电机与异步感应电机进行了比较说明,阐述了空调压缩机采用的为永磁同步电机的原因。针对永磁同步电机的转矩补偿问题查阅相关文献进行分析,而后归纳总结出他人的相应的补偿控制策略,比较其优缺点。接下来,简要介绍电动机的总体分类,并相应地解释其结构和功能。讨论了主流电动机发展历程,随后引入相对应的数学模型对电机的控制进行解析,提及了一些公式推导,简化了整体的结构。然后对主流控制策略进行分类说明和介绍,主要介绍了永磁同步电动机相关性较高的策略算法。矢量控制的原理和应用介绍较多,直接转矩控制只是大体的说明了一下。并最终进行了选择。在矢量控制策略中,将直轴电流为零的控制策略用作空调压缩机的控制策略。同时,考虑到空调压缩机内部运行系统封闭性较高,工作区域情形比较恶劣,机械位置传感器在这种状态下工作性能较差,很容易损坏。因此采用无位置传感器算法来得到转子位置信息,本文采用滑模控制器方案,根据给定电流与反馈电流之间的误差,反推电机的反电动势和估算出转子速度。为了实现最终的转矩补偿,解决转矩波动问题,查阅了一系列相关文献,阐明了重复控制理论对周期性波动的处理具有很好的指导作用,最终确定采用重复控制思想对压缩机进行转矩补偿,提出了将重复控制与转矩补偿相结合,同时以三个周期为一个整体进行转矩补偿,提高了补偿精度,绘制总体流程图并建立仿真模型,最终得出仿真结果并对其分析,经过验证,该方案是有效的。
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