论文摘要：高速磁悬浮电机无位置启动与直接功率控制方法研究

随着我国经济高速发展，节能问题已经到了关系国计民生而迫在眉睫的地步。高速磁悬浮电机具有转速高、能量密度大、几何尺寸小、重量轻、响应快等优点，能显著提高系统效率和节能能源，已经成为国内外研究的热点。高速电机控制技术是高速磁悬浮永磁电机研究中的关键技术之一，本文针对高速磁悬浮电机在高转速带宽内可靠无位置
启动与低功耗运行问题，完成以下创新性工作：
1、针对高速磁悬浮无刷直流电机电枢电阻和电感小、启动电流大的问题，以及高转速带宽范围内损耗大的问题，本文提出一种适合高速无刷直流电机高转速带宽范围内可靠启动、低损耗运行的驱动方式和电路拓扑结构。通过分析PWM 和PAM 两种驱动方式的在高速电机应用中的优缺点，提出一种基于PWM 和PAM 混合的驱动方式，即
低速阶段采用PWM 方式，高速阶段切换到PAM 方式，并据此确定了电机主电路的拓扑结构。所选驱动方式和拓扑结构有效解决了高速磁悬浮电机的启动与高损耗问题。
2、针对传统无刷直流电机无位置控制方法不适用于高速电机控制的问题，本文提出一种基于线反电势的高速无刷直流电机无位置控制方法；为最大程度地消除高速电机带来的电磁干扰，采用深度低通滤波器进行滤波；针对深度低通滤波器引入的大换相延迟问题，提出一种基于“90°-α”和“150°-α”最优滞环切换的无位置换相控制算法，实现电机高转速带宽内的无位置运行；为了简化线反电势法的转子位置检测电路，提高系统可靠性，本文又提出一种基于虚拟中性点电压的单通道无位置控制方法，只需一路检测电路即实现无位置换相。本文的方法有效解决了高速无刷直流电机高转速带宽内的无位置控制问题。
3、针对高速无刷直流电机存在的换相误差影响换相精度和电机性能的问题，在分析存在换相偏差时的电流和虚拟中性点电压波形的基础上，本文分别从两个角度提出了基于电流积分差值和基于虚拟中性点电压积分差值两种换相误差闭环校正方法，实现了电机的精确换相。其中，基于电流积分差值的方法更适合于本文中具有正弦波反电势的
无刷直流电机，对于具有其他反电势波形的电机应用受限，而基于虚拟中性点电压积分差值的方法，能够满足具有任意反电势波形的无刷直流电机，具有普适性。本文的方法有效解决了高速无刷直流电机的换相误差问题。
4、针对传统永磁同步电机控制方法存在无功功率大、损耗大的问题，提出一种新型的基于SVM 的永磁同步电机直接功率控制方法，将电机无功功率为零作为控制目标，不仅能够准确定位电流矢量，而且克服了开关频率不固定的问题；针对传统直接功率控制需要磁链信息的弊端，提出采用瞬时有功功率来估计负载角，从而只需要估计转子的位置信息即可得到磁链角，避免了复杂的磁链计算；采用基于抗粗差扩展卡尔曼滤波和锁相环两种方法估计转子位置和转速信息，其中，扩展卡尔曼滤波方法不需要硬件电路，计算量偏大，而锁相环方法计算量小，却需要额外的硬件电路。本文所提直接功率控制方法有效解决了电机无功功率大的问题。
最后，设计了以DSP 为核心的高速磁悬浮电机控制系统，在高速磁悬浮电机对拖实验平台上，对电机在多个转速和负载条件下的控制性能进行了详细测试。
本文所取得的研究成果已在多种功率等级的高速磁悬浮原理样机上进行应用，为高速磁悬浮电机大转速范围内的可靠运行奠定了理论和技术基础。

来源：半壳优胜鲸鱼幸运星转载请保留出处和链接！

本文链接：http://87cpy.com/290300.html