PMSM转子位置复合检测与编码器校正研究

摘要

随着我国城市化进程的加快，电梯行业迎来了快速发展。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）以其功率密度高、结构简单及调速性能好等优点，逐渐成为电梯领域的主流曳引电机。对于永磁同步曳引电机，高精度的转子位置检测是实现其良好调速性能和稳定转矩输出关键。
　　本文的研究对象为基于正余弦光电编码器的永磁同步电机驱动控制系统。围绕转子位置检测问题，开展了编码器绝对位置信号调零、参考信号标定及PMSM转子位置复合检测方法的研究，并通过仿真及实验，验证了论文所提方法的可行性。
　　论文首先建立了PMSM物理模型，基于该模型，阐述了三相静止坐标系、两相静止坐标系和同步旋转坐标系的建立方法，推导了三种坐标系下的 PMSM数学模型；在此基础上，详细说明了矢量控制策略和SVPWM调制技术的原理。
　　阐述了正余弦光电编码器的工作原理，分析了基于该编码器的PMSM转子位置绝对、增量两种检测方法。对比发现，两种检测方法在检测精度和使用便利性方面存在互补性，以此为基础，提出了一种PMSM转子位置复合检测方法。
　　针对正余弦光电编码器校正问题展开研究，揭示了该问题的实质，并提出了解决方法。编码器校正包含两个方面，即绝对位置信号调零和参考信号标定。前者的实质是获取绝对位置信号相对于转子机械角度的初相角；后者的实质是获取参考信号对应的机械角度。通过定子电流矢量将转子预定位至确定位置，对比此时转子位置与绝对位置信号的关系，即可获取初相角，完成绝对位置信号调零。此后，在转子位置绝对检测基础上，进行参考信号预标定，并通过电流矢量角，对预标定结果进行自适应优化，从而实现参考信号自适应标定。
　　最后，通过仿真与实验，对论文提出的转子位置复合检测与编码器校正方法进行可行性验证。结果表明，提出的方法能够准确获取绝对位置信号的初相角和参考信号的位置，有效地解决正余弦光电编码器的校正问题；以此为基础，进行的转子位置复合检测方法可实现电机的平稳起动与高精度运行。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源、选题背景与意义

1.2 转子位置检测相关问题研究现状

1.3 本文主要内容

2 永磁同步电机数学模型与控制策略

2.1 引言

2.2 永磁同步电机的物理模型

2.3 永磁同步电机的数学模型

2.4 永磁同步电机矢量控制策略

2.5 本章小结

3 正余弦光电编码器工作原理及转子位置复合检测

3.1 引言

3.2 正余弦光电编码器的安装及工作原理

3.3 转子位置绝对式检测

3.4 转子位置增量式检测

3.5 转子位置复合检测

3.6 本章小结

4 正余弦光电编码器校正问题研究

4.1 引言

4.2 绝对位置信号的调零

4.3 参考信号R的标定

4.4 本章小结

5 系统仿真结果及分析

5.1 引言

5.2 系统建模仿真

5.3 绝对位置信号调零方法仿真结果

5.4 参考信号标定方法仿真结果

5.5 转子位置复合检测仿真结果

5.6 本章小结

6 系统硬件设计及实验验证

6.1 引言

6.2 基于DSP的永磁同步曳引机控制系统结构

6.3 系统拓扑的设计

6.4 检测电路的设计

6.5 实验验证

6.6 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学校期间发表的学术论文与研究成果