臺灣博碩士論文加值系統

本論文應用分切合整電流控制開發永磁同步馬達之無位置感測驅動器。為了使永磁同步馬達具有良好的驅動性能，採用分切合整電流控制以獲得良好的電流調控能力，並採用高頻訊號注入法進行無位置感測以減少成本。分切合整電流控制採用兩相調變以減少開關損失，並考慮馬達線圈電感變化，可在寬廣的電流命令下進行電流調控。而高頻訊號注入法比延伸電動勢法適用於零轉速啟動與低轉速，因此本論文採用高頻注入法。首先介紹無位置感測原理與系統架構，並推導分切合整電流控制。驅動器系統會回授馬達電壓及電流，經由微控制器運算得出估測角度與開關責任週期，以驅動永磁同步馬達。最後以實驗驗證角度估測與電流控制之性能。

The position sensorless drive for permanent-magnet synchronous motor (PMSM) is developed by using division-summation (D-Σ) current control in this thesis. For good driving performance of the PMSM, the D-Σ current control is adopted to achieve well current regulation capability. The high-frequency signal injection (HFSI) is implemented to accomplish position sensorless control and reduce the cost. The two phase modulation (TPM) is adopted in D-Σ current control to reduce switching losses. The inductance variation of motor winding is considered in D-Σ current control to achieve current regulation under wide current command range. The HFSI is more suitable for zero speed starting and low speed application than the extended-EMF method. Therefore, the HFSI is adopted in this thesis. First, the position sensorless principle and system configuration are introduced. Then the D-Σ current control is derived. Motor winding voltages and currents are sensed by the drive system. The estimated rotor position and duty ratios of power switches are calculated via the microcontroller to drive the PMSM. Finally, the rotor position estimation and current control performance is verified by experimental results.

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1無位置感測控制法 2
1.2.2常見的馬達驅動方法 4
1.3論文大綱 6
第二章 永磁同步馬達 7
2.1永磁同步馬達構造 7
2.2永磁同步馬達數學模型 9
2.3馬達參數估測 12
2.3.1馬達線圈電阻與電感 13
2.3.2反電動勢常數 14
第三章 無位置感測原理 15
3.1高頻電流訊號注入法原理[15]-[18] 15
3.2數位濾波器原理與設計[19] 19
3.2.1一階近似法(First Order Hold,FOH)原理 19
3.2.2低通濾波器設計 20
3.2.3帶通濾波器設計 21
第四章 永磁同步馬達驅動器系統 23
4.1驅動器系統架構 23
4.2周邊電路 24
4.3電流控制法則與動作原理 29
4.3.1分切合整電流控制責任週期推導[24] 32
4.3.2電路動作原理 36
4.4軟體規劃 43
4.4.1微控制器介紹 44
4.4.2程式流程 52
第五章 系統實測 54
5.1電氣規格與參數設定 54
5.2實測波形 57
第六章 結論與未來研究方向 65
6.1結論 65
6.2未來研究方向 65
參考文獻 66

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