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基于参数辨识的船舶永磁同步推进电机无传感器控制
| 论文题名： | 基于参数辨识的船舶永磁同步推进电机无传感器控制 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;永磁同步电机;无传感器控制;自适应滑模观测器;参数辨识 |
| 摘要： | 船舶电力推进系统以体积小、反应迅速、机动性强等特点广泛应用于高性能船舶中。在船舶永磁同步推进电机的控制系统中，使用机械式传感器会增加系统成本、系统故障率和电机体积。为提高推进电机的控制性能，保证船舶航行安全，本文以船舶永磁同步推进电机为研究对象，从无传感器控制和参数辨识两方面对推进电机进行研究。 首先，根据永磁同步电机在dq坐标系下的数学模型和矢量控制理论搭建基于id=0的矢量控制仿真电路模型。然后根据滑模控制理论，对滑模观测器和锁相环组成的无传感器控制系统进行分析。为减弱反电动势中的高频抖振，本文通过设计反电动势的自适应率来设计自适应滑模观测器。仿真结果表明，使用自适应滑模观测器的无传感器控制可有效降低反电动势中的高频抖振。 在电机起动和转速快速变化时，传统锁相环的跟踪速度不够快，此时压控振荡器产生的相位差会发生改变，从而产生对转子转速和转子位置角的估测误差。针对这一问题，本文通过添加补偿路径设计新型锁相环。该补偿路径可对压控振荡器产生的相位差进行补偿，维持压控振荡器中的相位差恒定。搭建仿真电路模型，仿真结果表明使用新型锁相环的无传感器控制系统可提高转子转速和转子位置的估测精度。 利用模型参考自适应系统对电机参数进行辨识，进而修正无传感器控制系统中的模型参数，构成基于参数辨识的永磁同步电机无传感器控制系统。在PSIM中搭建仿真电路模型进行仿真验证，仿真结果表明，该控制系统可有效提高对转子转速和转子位置的估测精度，并提高控制系统的控制性能。 最后在Simulink中搭建船桨系统仿真模型，在电机起动和螺旋桨负载突变两种工况下对船舶永磁同步推进电机无传感器控制系统进行仿真实验，仿真结果表明本文所设计的新型锁相环和基于参数辨识的无传感器控制系统在螺旋桨负载特性下同样适用。在PSIM中根据TIF28335Target硬件目标元件设计仿真电路，并利用实验平台进行实验验证，实验证明本文所提理论方法在实际应用中具有可行性。 |
| 作者： | 黄宇博 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张均东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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