初始位置估測與高頻注入法啟動應用於內藏式永磁同步馬達無感測器驅動

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：70

、訪客IP：3.144.36.141

姓名

張祐毓(You-Yu Zhang) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

初始位置估測與高頻注入法啟動應用於內藏式永磁同步馬達無感測器驅動

相關論文

★ 自動平衡裝置在吊扇上之運用	★ 以USB通訊界面實現X-Y Table之位置控制
★ 液體平衡環在立式轉動機械上之運用	★ 液流阻尼裝置設計與特性之研究
★ 液晶電視喇叭結構共振異音研究	★ 液態自動平衡環之研究
★ 抑制牙叉式機械臂移載時產生振幅之設計	★ 立體拼圖式組合音箱共振雜音消除之設計
★ 電梯纜繩振動抑制設計研究	★ 以機器學習導入電梯生產結果預測之研究
★ 新環保冷媒R454取代R410A冷媒迴轉式單缸壓縮機效能分析與可靠性驗證	★ 高速銑削Al7475-T7351的銑削參數與基因演算法研究
★ 自動化鞋型切削機之設計與實現	★ 以FPGA為基礎之精密位置控制IC
★ CNC三維圓弧插補器	★ PID與模糊控制在營建工程自動化的探討

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本論文旨在開發以數位訊號處理器為基礎的無位置感測器永磁同步馬達驅動系統。首先，先利用編碼器(encoder)與簡單的PI控制器建構出馬達電流迴路與速度迴路控制架構。
接著加入永磁同步馬達無位置感測器控制技術，本論文是以實現低轉速下無位置感測器控制為主，所採用的方法為初始位置估測法與高頻注入啟動法來代替位置感測器，實現永磁同步馬達無感測器驅動。

摘要(英)

This thesis is mainly concerned with the development of a DSP-
based position sensorless Interior Permanent-magnet synchronous motor
(IPMSM) drive. First, a standard IPMSM drive which use a encoder to
feedback motor’s position is established, and a simple P-I controller is
employed in the standard IPMSM drive to develop the current loop and
the speed loop.

Next, the position sensorless algorithm of a motor combines with
the standard IPMSM drive. In this thesis, the speed of a motor is operated
at low speed and also zero speed, so, the algorithms of High Frequency
Injection which is suitable in low speed range and Initial rotor position
estimation are employed to replace encoder. Finally, a position sensorless IPMSM drive is established.

關鍵字(中)

★ 無感測器控制
★ 高頻注入法
★ 內藏式永磁同步馬達

關鍵字(英)

★ Interior PermanentInterior PermanentInterior PermanentInterior Permanent Interior PermanentInterior PermanentInterior Permanent Interior Permanent Interior Permanent Interior Permanent Interior Permanent-magnet synchronous motormagnet synchronous motor magnet synchronous motormagnet synchronous motormagnet synchronous motormagnet synchronous motor magnet synchronous motormagnet synchronous motorma

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XII
符號說明 XIV
第一章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 論文架構 2
第二章永磁同步馬達控制系統之硬體架構介紹 4
2.1 永磁同步馬達控制系統之硬體架構概述 4
2.2 TMS320F28335數位訊號處理器簡介 5
2.3 TMS320F28335週邊功能介紹 10
2.3.1 脈波寬度調變(PWM)模組 10
2.3.2 正交編碼器脈衝(QEP)模組 14
2.3.3 串列週邊介面(SPI)模組 18
2.3.4 外設中斷擴展(PIE)模組 19
2.4 永磁同步馬達控制系統之硬體電路及元件簡介 20
2.4.1數位/類比轉換(DAC)電路 22
2.4.2 類比/數位轉換(ADC)電路 24
2.4.3 編碼器之解碼電路 28
2.4.4 脈波寬度調變電壓轉位轉換電路 29
2.4.5 電流感測電路 31
2.4.6 智慧型功率晶體模組(IPM)隔離電路 32
第三章永磁同步馬達之數學模型及控制原理 36
3.1 永磁同步馬達簡介 36
3.2 永磁同步馬達三相數學模型 37
3.3 d-q軸旋轉座標表示法 43
3.4 永磁同步馬達控制原理 50
第四章馬達參數估測與控制器設計 73
4.1 前言 73
4.2 馬達電氣參數量測 73
4.2.1 定子繞組電阻量測 73
4.2.2 交/直軸等校電感量測 74
4.3 控制器設計 77
4.3.1簡介 77
4.3.2 系統基本設定 78
4.3.3 電流控制器設計 79
4.4 干擾觀測器架構 80
第五章初始位置估測與高頻注入法啟動 88
5.1 前言 88
5.2 簡介無位置感測器控制方法 88
5.3 初始位置估測法 91
5.3.1簡介 91
5.3.2 電壓脈波注入法 92
5.4 高頻注入法數學模型推導 94
第六章實驗系統與實驗結果 99
6.1 簡介 99
6.2電流迴路實現 100
6.2.1 電流迴路測試 101
6.3 初始位置估測法實驗結果 110
6.4 高頻注入法啟動 111
6.4.1 電流訊號處理 113
6.4.2 高頻注入演算法實現 117
第七章結論與未來展望 124
7.1結論 124
7.2未來展望 124
參考文獻 125

參考文獻

[1] 許清翔，「內藏式永磁交流馬達無轉軸位置感測器控制及其在壓縮機控制之應用」，碩士論文，國立台北科技大學電機工程學系，台北，2010
[2] S. Morimoto, K. Kawamoto, Masayuki Sanada, Yoji Takeda, “Sensorless Control Strategy for Salient-Pole PMSM Based on Extended EMF in Rotating Reference Frame”, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 38,No. 4, pp. 1054-1061,July.2002.
[3] R. Wu and G. R. Slemon, “A permanent magnet motor drive without a shaft sensor”, IEEE Trans. on Industrial Applicat, Vol. 27,pp. 1005-1011, Sep./Oct., 1991
[4] S. Moon, J.M. Choe, Y. Cho, J.S. Lai, “Priority based current control design in high speed sensorless PMSM drives”,9th International Conference on Power Electronics-ECCE Asia June 1-5,2015
[5] J. S. Kim and S. K. Sul, “New approach for high performance PMSM drives without rotational position sensors”, IEEE Trans. Power Electron., Vol 12,pp. 904-911, Sept.,1997

第二章
[6] 劉陵順，TMS320F28335DSP原理及開發編程，北京航空航天大學出版社，北京，民國100年。
[7] 符曉，TMS320D2833x DSP 應用開發與實踐，北京航空航天大學出版社，北京，民國102年。
[8] TMS320F28335,TMS320F28334,TMS320F28332,TMS320F28235, MS320F28234, TMS320F28232 Digital Signal Controllers (DSCs) Data Manual, Texas Instruments, June 2007.
[9] 陸伯時，電力拖動自動控制析系統，機械工業出版社，北京，民國92年
[10] Microcchip Technology，“MCP4922 Datesheet”，2004.
[11] ADI，“AD7606 Datesheet”，2010.
[12] Texas Instruments，“AM26LS32AM Datesheet”，2007.
[13] Texas Instruments，“SN74LVC4245A Datesheet”，2015
[14] IEFUL，“CS040GT Datesheet”，2010.
[15] Mitsubishi Electric，“PS21224-E Datesheet”,2001
第三章
[16] 孫清華，最新無刷直流馬達，全華書局，台北市，民國91年。
[17] 許智雄，“以FPGA實現永磁同步馬達速度與電流控制器”，國立台灣科技大學，碩士論文，2012。
[18] 鄒應嶼，“電動機控制：原理與實務”，財團法人自強工業科學基金會上課講義，2008。
[19] E. Clarke, Circuit Analysis of AC Power Systems, vol.I-Symmetrical and Related Components, John Wiley and Son, New York,1943.
[20] R. H.Park, “Two-reaction Theory of Synchronous machines-Generalized Method of Analysis-Part I”, AIEE Trans. , vol.48, pp.716-727, July, 1929.
[21] P. Pillay and R. Krishnan, “Modeling Simulation and Analysis of Permanent Magnet Motor Drives, Part I: the Permanent Magnet Synchronous Motor Drive”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol.25, pp.265-273, April 1989.
[22] 王金標，電動機控制-馬達驅動器理論及實作，全威圖書，新北市，民國九十年
[23] H.A. Toliyat and S.G. Campbell, DSP-BASED Electormechanical Motion Control, CRC Press, 2003.
[24] 陳秋麟，王順忠，電機機械基本原理第三版，東華書局，台北市，民國91年。
[25] 陳泓傑，“直接轉矩控制於永磁同步馬達之轉矩連波改善研究”，國立中央大學，碩士論文，民國96年。
[26] 趙健利，“永磁同步馬達智慧型控制之研究”，國立中央大學，碩士論文，民國102年。
[27] 楊凱木疌，“利用遞迴式模糊類神經小腦模型網路之錯誤容忍控制六相永磁同步馬達定位驅動系統”，國立中央大學，碩士論文，民國103年。
第四章
[28] D.Y. Ohm, “Dynamic model of PM synchronous motors”, ttp://www.drivetechinc.com/,2009.
[29] 林金亨，「變速系統之永磁同步馬達控制器的研究」，碩士學位論文，國立台北科技大學電機工程所，台北，民國97年。
[30] S. Tzafestas and N. P. Papanikolopoulos, “Incremental fuzzy expert PID control”,IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 37,No. 5, pp. 365-371,Oct.1990.
[31] D. Wilson, “Teaching Your PI Controller to Behave”, Motion Products Evangelist, Texas Instruments, https://e2e.ti.com/blogs_/b/motordrivecontrol/archive/2015/07/20/teaching-your-pi-controller-to-behave-part-ii
[32] W.H. Yao, P.C. Tung, C.C Fuh, and F.C. Chou, “A Robust Uncertainty Controller With System Delay Compensation for an ILPMSM System With Unknown System Parameters”, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 58,No. 10, Oct.2011.
[33] 李冠賢， “雙軸馬達同步控制研究”，國立中央大學，碩士論文，台灣，民國104年。
[34] 葉品良， “智慧型運動控制器之研發”，國立中央大學，碩士論文，台灣，民國104年。

第五章
[35] J. P. Johnson, M. Ehsani and Y. Guzelgunler, “Review of sensorless methods for brushless DC,” in Proc. IEEE IAS, 1999, vol. 1, pp. 143-150.
[36] 黃皇遠， “應用訊號注入之無位置感測永磁同步馬達驅動系統”，國立清華大學，碩士論文，台灣，民國98年
[37] J.H. Jang, “Sensorless Drive of Surface-Mounted Permanent-Magnet Motor by High-Frequency Signal Injection Based on Magnetic Saliency” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 39, no. 4, July/August 2003
[38] 陳瑞霖， “以高頻信號注入法進行內藏式永磁同步電動機的轉軸角度估測及驅動系統研製”，國立台灣科技大學，第三十一屆電力工程研討會，台灣，2010年
[39] 王帝傑， “以高頻電壓注入偵測永磁交流馬達轉角之策略探討”，國立台北科技大學，碩士論文，民國100年
[40] B. Liu, B. Zhou, J. Wei, H. Liu, J. Li, L. Wang, “A rotor initial position estimation method for sensorless control of SPMSM”, IEEE,2014
[41] P. Champa, P. Somsiri, P. Wipasuramonton, and P. Nakmahachalasint, “Initial Rotor Position Estimation for Sensorless Brushless DC Drives”, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 45, no. 4, July/August 2009
[42] P.B. Schmidt, M.L. Gasperi, G. Ray and A.H. Wijenayake, “Initial Rotor Angle Detection Of A Non-Salient Pole Permanent Magnet Synchronous Machine”, IEEE Industry Applications Society, Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, October 5-9, 1997
[43] S. Nakashima, Y. Inagaki, and I. Miki, “Sensorless Initial Rotor Position Estimation of Surface Permanent-Magnet Synchronous Motor”, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 36, no. 6, Nov./Dec. 2000
[44] H. Zhu, X. Xiao and Y.D. Li, “A Simplified High Frequency Injection Method For PMSM Sensorless Control”, 978-1-4244-3577-9/09,2009,IEEE

指導教授

董必正(Pi-Cheng Tung)

審核日期

2016-8-8

推文