永磁直線同步電機(jī)無傳感器控制技術(shù)的基礎(chǔ)研究.pdf

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

2、M無傳感器控制系統(tǒng)的關(guān)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(jī)仿真與實驗研究相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)地對此控制系統(tǒng)進(jìn)行算法分析、比較和優(yōu)化及相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)研究與實驗研究等工作。本文主要研究內(nèi)容如下。
　　首先，說明永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理，在分析PMLSM的坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換原則的基礎(chǔ)上，沿用旋轉(zhuǎn)永磁同步電機(jī)原理，得到PMLSM在三種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)介紹滑模變結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(gòu)建PMLSM無傳感器矢量控制仿真系統(tǒng)的基本模塊，進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，設(shè)計的控制器具有很強(qiáng)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(qū)動控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件編程工作，給出具體的電路圖和流程圖。重點(diǎn)闡述智能功率模塊(

4、IPM)的驅(qū)動電路、采樣電路和保護(hù)電路的構(gòu)成和工作原理以及高速數(shù)字信號處理器(DSP)外圍電路的構(gòu)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(jìn)行調(diào)試，并對永磁直線同步電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行無傳感器驅(qū)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(jìn)行估計實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，實驗結(jié)果與仿真的結(jié)果相符，驗證了控制策略的理論研究及仿真結(jié)果的有效性。