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摘 要

永磁同步电机在过去的二十年间被大量、广泛的使用在伺候系统中，因为其具有体积小、效率高、可靠性好和对环境的适应性强等诸多优点。在传统的永磁同步电机控制系统中，通常采用光电编码器或旋转变压器来检测转子的位置。然而,这些这些传感器不但增加了系统的成本,并且降低了系统的可靠性。因此,永磁同步电机的无传感器控制技术赫然成为了目前电机控制技术领域的研究热点之一。

本文将阐述永磁同步电机和永磁材料的发展历史，包括其结构和特点等。介绍永磁同步电机转子位置检测的两大类常用方法，即直接和间接检测方法。其中，直接法可分为：旋转变压器法、光电编码器法、磁编码器法；间接法可分为：磁链法、电感法、假想坐标系法、高频注入法、人工智能理论基础上估算方法和卡尔慢滤波器法等。

针对课题做了以下研究工作：分析同步电机的基本结构，建立三相静止坐标系下的数学模型和两相旋转坐标系下的数学模型。搭建仿真模型并仿真验证，在建立在建立数学模型的基础上，推导高频旋转电压信号注入法检测转子初始位置的原理，通过带通滤波器和同步轴系高通滤波器进行信号处理，根据永磁同步电机定子电流对磁路饱和度的影响，判断转子永磁体的极，对转子位置的估计进行补偿。建立高频旋转电压信号注入法检测转子初始位置的仿真模型并验证该方法的可行性。

关键词：永磁同步电机；高频旋转电压注入法；转子位置检测

Abstract

Permanent magnet synchronous motor is a lot, widely used in wait on the system in the past two decades because of its small size, high efficiency, good reliability and strong adaptability to the environment and many other advantages. In the conventional permanent magnet synchronous motor control system, usually using optical encoder or resolver to detect the rotor position. However, these sensors will not only increase the cost of the system and reduces the reliability of the system. Therefore, permanent magnet synchronous motor sensors less control technology impressively become one of the hot current motor control technologies.

This article will explain the history and development of permanent magnet synchronous motor of permanent magnet materials, including its structure and characteristics. Introducing PMSM rotor position detection of two types of commonly used methods, namely direct and indirect detection methods. Among them, the direct method can be divided into: resolver method, optical encoder method, magnetic encoder method; indirect method can be divided into: flux method, inductance method, the virtual coordinates method, high-frequency injection method, based on artificial intelligence Estimation Methods and Karl slow filter method.

For issues made the following research work: analysis by measuring the basic structure of the synchronous motor, the mathematical model mathematical model phase static coordinate system and the two-phase rotating coordinate system. Build simulation models and simulation, based on the mathematical model, derived high frequency voltage signal injection method to detect rotation of the rotor initial position of principle, through the band pass filter and a high pass filter shaft synchronous signal processing, according to Wing effect of magnetic synchronous motor stator current magnetic circuit saturation determines pole permanent magnet rotor, the rotor position estimate to compensate.

Keywords: PMSM, High-frequency rotation voltage injection method, Rotor Position Detection

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题的背景与意义 1

1.2课题的国内外研究现状的介绍以及应用 1

1.3永磁材料的发展 2

1.4本章小结 2

第二章 PMSM的结构及特点 3

2.1PMSM的介绍 3

2.2PMSM的结构 3

2.3PMSM的特点 3

2.4本章小结 4

第三章 永磁同步电机的工作原理及数学模型 5

3.1永磁同步电机的工作原理 5

3.2静止两相、三相坐标系之间的变换 5

3.3静止两相、旋转两相坐标系之间的变换 6

3.4数学模型建立 8

3.4.1三相静止坐标系 8

3.4.2静止两相坐标系 8

3.4.3旋转两相坐标系 9

3.5本章小结 10

第四章 旋转高频注入法的原理及应用 11

4.1高频信号注入时的电机模型及检测转子初始位置的原理 11

4.2永磁同步电机饱和度对转子极性判别的影响 13

4.3根据高频电流相应振幅判断N\S极 14

4.4本章小结 14

第五章 旋转高频电压注入法的仿真研究 15

5.1仿真模板的相关设计 16

5.2仿真结果的分析 17

5.3本章小结 19

第六章 总结与展望 20

6.1总结 20

6.2展望 20

参考文献 22

致谢 24

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