永磁直線同步電機無傳感器控制技術的基礎研究.pdf

1、永磁直線同步電機(Permanent magnet linear synchronous motor，PMLSM)因其力能指標高、損耗小、響應速度快等特點，使其與其他高精密系統(tǒng)相比，具有很大的優(yōu)越性。在數控機床、高速運輸、電磁彈射和提升系統(tǒng)等場合都有著廣泛的應用前景。無位置傳感器永磁直線同步電機控制系統(tǒng)不僅具有結構簡單、易維護、運行效率高、調速性能好等優(yōu)點，還具有體積小、成本低、可靠性高以及能應用于一些特殊場合的特點。本文以解決PMLS

2、M無傳感器控制系統(tǒng)的關鍵問題為主要目的，建立了PMLSM的無傳感器控制系統(tǒng)，并采用理論研究、計算機仿真與實驗研究相結合的研究方法，系統(tǒng)地對此控制系統(tǒng)進行算法分析、比較和優(yōu)化及相應的技術基礎研究與實驗研究等工作。本文主要研究內容如下。
　　首先，說明永磁直線同步電機的結構、工作原理，在分析PMLSM的坐標系及坐標變換原則的基礎上，沿用旋轉永磁同步電機原理，得到PMLSM在三種坐標系下的數學模型。詳細介紹滑模變結構原理及其實現(xiàn)條件，闡

3、述滑模觀測器估計磁極位置和速度的原理。
　　其次，在此基礎上提出基于滑模觀測器的PMLSM無傳感器矢量控制整體方案，并利用Matlab/Simulink軟件，構建PMLSM無傳感器矢量控制仿真系統(tǒng)的基本模塊，進行仿真分析。仿真結果表明，設計的控制器具有很強的魯棒穩(wěn)定性和較好的抗擾動性能。
　　再次，完成基于滑模觀測器的無傳感器PMLSM驅動控制系統(tǒng)的硬件電路設計和軟件編程工作，給出具體的電路圖和流程圖。重點闡述智能功率模塊(

4、IPM)的驅動電路、采樣電路和保護電路的構成和工作原理以及高速數字信號處理器(DSP)外圍電路的構成和原理，介紹采用DSP實現(xiàn)無傳感器PMLSM控制系統(tǒng)速度和位置估計算法的軟件實現(xiàn)方法。
　　最后，對控制板和軟件進行調試，并對永磁直線同步電機樣機進行無傳感器驅動控制系統(tǒng)測試，對PMLSM無傳感器控制系統(tǒng)速度和位置進行估計實驗，并對實驗結果進行比較分析。結果表明，實驗結果與仿真的結果相符，驗證了控制策略的理論研究及仿真結果的有效性。