【摘 要】
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随着永磁电机技术的发展和对空调系统能效要求的提高,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其具有调速性能好、运行效率高、功率密度高、结构简单等优点,越来越多地用于空调压缩机的驱动电机。针对空调压缩机这一特定的对象,本文围绕PMSM压缩机无位置传感器控制算法和负载转矩特性引起的转速脉动抑制方法进行研究。本文首先在简化的PMSM模型的基础上,结合
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随着永磁电机技术的发展和对空调系统能效要求的提高,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其具有调速性能好、运行效率高、功率密度高、结构简单等优点,越来越多地用于空调压缩机的驱动电机。针对空调压缩机这一特定的对象,本文围绕PMSM压缩机无位置传感器控制算法和负载转矩特性引起的转速脉动抑制方法进行研究。本文首先在简化的PMSM模型的基础上,结合坐标变换,给出了PMSM在不同坐标系下的数学模型。基于PMSM的数学模型,进一步介绍了PMSM的矢量控制策略及其不同的电流控制方法,并确定了最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere,MTPA)的控制方法。为了提高母线电压利用率,介绍了空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse-Width Modulation,SVPWM)的实现方法,并确定采用SVPWM进行电压调制。其次,由于压缩机内部空间小、温度高,传统机械式位置传感器无法安装,需要使用无位置传感器控制策略。本文零低速使用恒电流频率比(I/F)转速开环控制,中高速使用全阶状态观测器和锁相环对转子转速和位置进行估测,详细给出了锁相环控制器、转速控制器、电流控制器的参数整定方法,并在MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证了方法的有效性。另外,本文理论推导了压缩机负载转矩的变化规律,并给出了转矩电流前馈补偿的转速脉动抑制方法。针对正弦波电流前馈补偿需要准确的补偿相位的问题,提出了一种基于二分法的最优补偿相位的查找方法,并给出了相应的数字化实现方法。最后,介绍了基于TI公司TMS320F28034的空调用压缩机实验平台,给出了硬件系统的各个模块的功能说明和软件系统整体的代码架构。在实验平台上验证了无位置传感器控制算法和所提转速脉动抑制算法的有效性。
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