創新式高頻注入法應用於無感測 永磁同步馬達驅動

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杜冠頡(Guan-Jie Du) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

創新式高頻注入法應用於無感測永磁同步馬達驅動
(Novel High Frequency Injection Method for Sensorless PMSM Drive)

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摘要(中)

永磁同步馬達因控制方法的關係，需使用位置感測器來進行轉子位置感測，如霍爾感測器、編碼器或解角器等，其除了會增加整體成本及體積外，還會受溫度、雜訊、結構脆弱或安裝不當等因素影響，所以近年來無感測驅動方法被廣泛研究，使系統的體積及成本降低，並增加控制強健性。
本論文討論永磁同步馬達在不具有位置感測器的情況下，以高頻注入法來進行轉子位置估測，並以磁場導向控制法(FOC)做控制。永磁同步馬達因轉子構造的關係，會使轉子的永久磁鐵帶有凸極性，透過注入高頻訊號並取出高頻電流中的位置誤差資訊來估測轉子速度及位置。另外，本論文改良了傳統的高頻注入法中取出位置誤差的方法，使的演算法在計算時間與複雜度大大降低，且在估測誤差及整體效率上能達到跟傳統方法一樣的效率。

摘要(英)

For Permanent-Magnet Synchronous Motor (PMSM), uses position sen-sors to get rotor position information, such as Hall sensors, encoders, or re-solvers, which increases cost and volume. In addition, the position sensor may also be affected by factors such as temperature, noise, fragile structure, or im-proper installation. To solve above mentioned problems, the sensorless control method be researched in recent years. The sensorless control method can reduce the system volume, cost, and increase system robustness.
This thesis uses a high-frequency injection method for the rotor position estimation without a position sensor. Then the Field Oriented Control (FOC) is used to control the PMSM. For the rotor permanent magnet having the magnet-ic saliency, the rotor speed and position can be estimated by injecting a high-frequency signal method. This thesis improves the previous method of obtain the position error in the traditional high-frequency injection. It reduces algo-rithm complexity. It also can achieve effectiveness as the traditional method.

關鍵字(中)

★ 永磁同步馬達
★ 磁場導向控制法
★ 無感測器
★ 高頻注入法

關鍵字(英)

★ PMSM
★ FOC
★ sensorless
★ high-frequency signal injection

論文目次

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 大綱 3
第二章永磁同步馬達介紹 4
2.1 前言 4
2.2 永磁同步馬達簡介 5
2.2.1 永磁同步馬達介紹 5
2.2.2 永磁同步馬達數學模型 6
2.3 本文研究之馬達介紹 10
第三章控制系統之硬體架構介紹 11
3.1 前言 11
3.2 電源模組電路 12
3.3 電流感測電路 14
3.4 微控制器電路 15
3.5 功率開關驅動電路 16
第四章馬達控制方法 20
4.1 前言 20
4.2 空間向量脈波寬度調變 20
4.3 無感測器控制法 26
4.3.1 無感測器控制法簡介 26
4.3.2 高頻注入法數學模型推導 28
4.3.3 改良之轉子位置估測架構 32
4.3.4 無感測之磁場導向控制架構 34
第五章模擬與實驗結果 35
5.1 高頻注入法模擬結果 35
5.2 高頻注入法實驗結果 39
5.2.1 實驗硬體裝置 39
5.2.2 電流訊號處理 40
5.2.3 轉子位置及轉速估測 43
5.2.4 速度控制架構 45
第六章結論與未來展望 49
參考文獻 50

參考文獻

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指導教授

徐國鎧(Guo-Kai Syu)

審核日期

2018-7-24

推文