【摘 要】
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永磁同步电动机作为高效节能电机的代表,具有效率高、重量轻、可靠性高等优点,近年来,电机材料、电力电子技术、控制理论的飞速发展,永磁同步电机已逐渐替代了目前最普遍使用的交流电机。在电动汽车、家用电器、新能源等领域得到了广泛地应用。在大部分应用场合需要对电机进行精准快速地进行调速控制,关键技术在于在线同步检测出电机转子位置和速度信息。传统检测方法是安装机械式传感器,但该方法不仅增大了电机体积和制造成本
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永磁同步电动机作为高效节能电机的代表,具有效率高、重量轻、可靠性高等优点,近年来,电机材料、电力电子技术、控制理论的飞速发展,永磁同步电机已逐渐替代了目前最普遍使用的交流电机。在电动汽车、家用电器、新能源等领域得到了广泛地应用。在大部分应用场合需要对电机进行精准快速地进行调速控制,关键技术在于在线同步检测出电机转子位置和速度信息。传统检测方法是安装机械式传感器,但该方法不仅增大了电机体积和制造成本,还在一定程度上降低了系统的可靠性。为了解决这一技术难题,无位置传感器矢量控制技术应运而生。本文基于滑模观测器的无位置传感器矢量控制系统的相关技术进行研究,具有理论和实际应用价值。首先,介绍永磁同步电机的结构和基本原理,通过坐标变换原理,分析其在三种不同坐标系下的数学模型,介绍了永磁同步电机矢量控制方法和空间矢量脉宽调制技术及实现方法。其次,对滑模观测器（Sliding Mode Oberver,SMO）进行分析,简述了滑模变结构的基本原理,利用改进滑模观测来实时估算出转速和转子位置信息,设计了表贴式永磁同步电机基于dp坐标轴的数学模型,完成了基于无位置传感器的永磁同步电机的矢量控制的Matlab软件仿真实验,验证了电机在不同形式的外部扰动都能够快速且稳定的跟随给定转速和给定转矩,证明了控制系统的可行性和有效性。最后,设计了永磁同步电机无位置传感器控制系统硬件电路,选用STM32F407IGT6作为主控芯片,硬件电路主要包含:微控制单元（Micro Control Unit,MCU）最小系统及其外围电路、相电流采样电路、电源电路、功率驱动电路、光耦隔离电路、三相桥式逆变电路等。并通过软件编程完成了永磁同步电机无位置传感器的矢量控制,通过Motor Control Workbench上位机平台进行转速控制实验,实验验证了电机矢量控制系统具有较好的动态性能和抗扰动能力,达到了电机无位置传感器矢量控制系统设计要求。
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