(3.236.222.124) 您好!臺灣時間:2021/05/10 15:32
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:孫煒竣
研究生(外文):Wei-Chun Sun
論文名稱:低解析度位置感測器用於永磁同步馬達之直接轉矩控制
論文名稱(外文):Direct Torque Control for Permanent Magnet Synchronous Motor with Low Resolution Position Sensor
指導教授:徐國鎧
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:永磁同步馬達霍爾感測器直接轉矩控制霍爾向量頻率追 蹤法
外文關鍵詞:PMSMHall Effect SensorDirect Torque ControlHall Vector Frequency Tracking
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:48
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文研究馬達在使用低解析度感測器下,以霍爾向量頻率追蹤法
(Hall Vector Frequency Tracking, HVFT)來進行轉子位置估測,並以基於
空間向量脈波調變之直接轉矩法(Direct Torque Control based on Space
Vector Modulation, SVM-DTC)控制永磁同步馬達。一般馬達控制較常使
用高精度位置感測器來進行轉子位置感測,例如:編碼器、解角器,而此
類高解析度感測器十分昂貴將導致系統體積增加,因此在設計上為了降
低成本及整體體積,許多人採用霍爾感測器,其優點為價格便宜、體積
小巧。霍爾感測器因為解析度低下且易受機械誤差影響,因此容易使得
馬達控制的效率降低。而如何使用低解析度感測器估測出精確的轉子角
度並用於馬達控制中,便是本篇論文的研究重點。
本篇論文使用了霍爾向量頻率追蹤法,透過座標轉換將三相霍爾訊
號轉為兩相霍爾向量,同時藉由同步頻率追蹤濾波器(SFTF)以消除高頻
雜訊並提取霍爾向量的基本波,從而得到精確的角度變化。最後將其加
入空間向量脈波調變之直接轉矩控制法,改善整體控制效率。
This thesis discusses the use of low-resolution sensors for the rotor position
estimation using the Hall Vector Frequency Tracking Method (HVFT),
and the direct torque method based on space vector modulation (SVM-DTC)
Control permanent magnet synchronous motor. General motor control often
uses high-precision position sensors for rotor position sensing, such as encoders
and resolvers. Such high-resolution sensors are very expensive and increase
the size of the system. To reduce the cost and overall volume, many
people use Hall sensors, which have the advantages of cheap price and small
size. Hall sensors have low resolution and are susceptible to mechanical errors,
so It is easy to reduce the efficiency of motor control. How to use lowresolution
sensors to estimate the precise rotor angle and use it in motor control
is the focus of this paper.
This paper uses the Hall vector frequency tracking method, which converts
the three-phase Hall signal into a two-phase Hall vector through coordinate
conversion. At the same time, the synchronous frequency tracking filter
(SFTF) is used to eliminate high-frequency noise and extract the fundamental
wave of the Hall vector. thereby obtaining an accurate angle change. Finally, it
is added to the direct torque contorl method of space vector pulse wave modulation
to improve the overall control efficiency.
摘要 ............................................................................................................ I
ABSTRACT ............................................................................................. II
誌謝 ......................................................................................................... III
目錄 ......................................................................................................... IV
圖目錄 .................................................................................................... VII
表目錄 ....................................................................................................... X
第一章 緒論 ............................................................................................ 1
1-1 研究動機與目的 ......................................................................... 1
1-2 大綱 ............................................................................................ 3
第二章 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
2-2-3 本文研究之馬達介紹 ......................................................... 12
第三章 控制系統之硬體架構介紹 ..................................................... 13
3-1 前言 .......................................................................................... 13
3-2 電源模組電路 ........................................................................... 15
3-3 電流感測電路 ........................................................................... 17
3-4 微控制器及周邊電路 ............................................................... 18
3-5 功率開關及驅動電路 ............................................................... 20
第四章 轉子角度估測法 ........................................................................ 23
4-1 霍爾感測器原理介紹 ................................................................. 23
4-1-1 霍爾效應 ............................................................................. 23
4-1-2 霍爾感測器 ......................................................................... 25
4-2 霍爾向量頻率追蹤 ................................................................... 27
4-2-1 霍爾感測器之機械誤差 ..................................................... 27
4-2-2 傳統速度及角度估測法 ..................................................... 29
4-2-3 霍爾向量座標轉換 ............................................................. 31
4-2-4 同步頻率追蹤濾波器 ......................................................... 33
第五章 馬達控制方法 .......................................................................... 37
5-1 前言 .......................................................................................... 37
5-2 直接轉矩控制 ........................................................................... 39
5-2-1 直接轉矩控制之速度控制 ................................................. 39
5-2-2 磁通與轉矩之控制 ............................................................. 43
5-2-3 輸出電壓向量選擇 ............................................................. 47
5-3 改良型直接轉矩控制 ............................................................... 48
5-3-1 直接轉矩控制之漣波分析 .................................................... 49
5-3-2 本文系統架構 ........................................................................ 51
第六章 實驗結果 .................................................................................. 52
6-1 不同轉子位置估測方法之實驗結果 ........................................ 52
6-2 馬達控制方法之實驗結果 ....................................................... 58
第七章 結論與未來展望 ...................................................................... 63
參考文獻 .................................................................................................. 64
[1] 杜冠頡,「創新式高頻注入法應用於無感測永磁同步馬達驅動」,國立
中央大學電機工程學系,碩士論文,民國107 年6 月。
[2] 潘盈君,「無感測器無刷直流馬達驅動系統具啟動策略之研究」,國立
中央大學電機工程學系,碩士論文,民國104 年6 月。
[3] 王儷融,「無感測器馬達初始位置估測及啟動方法實現」,國立中央大
學電機工程學系,碩士論文,民國105 年6 月。
[4] 蔡和興,「電動車之煞車回充研究與驅動器設計」,國立中央大學電機
工程學系,碩士論文,民國104 年6 月。
[5] 林為騰,「內藏式永磁同步馬達驅動器於輕型電動載具之研製」,國立
中央大學電機工程學系,碩士論文,民國100 年6 月。
[6] 劉昌煥,交流電機控制,第四版,東華書局,民國97 年7 月。
[7] 尚立人,「感應馬達伺服驅動系統之直接轉矩控制策略研究」,國立中
央大學電機工程學系,博士論文,民國98 年6 月。
[8] I. Takahashi and T. Noguchi, “A new quick-response and high efficienc
y control strategy of an induction machine,” IEEE Trans. Ind. Appl., vo
l. IA-22, no. 5, pp. 820-827, Sep. 1986.
[9] L. Zhong, M. F. Rahman, W. Y. Hu, and K. W. Lim, “Analysis of dire
ct torque control in permanent magnet synchronous motor drives,” IEEE
Trans. Power Electron., vol. 12, no. 3, pp. 528-536, May 1997.
[10] F. Niu, B. Wang, A. S. Babel, K. Li, and E. G. Strangas, “Comparativ
e evaluation of direct torque control strategies for permanent magnet sy
nchronous machines,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 2, pp.
1408-1424, Feb. 2016.
[11] K.-K. Shyu, J.-K. Lin, V.-T. Pham, M.-J. Yang, and T.-W. Wang, “Glob
al minimum torque ripple design for direct torque control of induction
motor drives,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 57, no. 9, pp. 3148-315
6, Sep. 2010.
[12] F. Niu, X. Huang, L. Ge, J. Zhang, L. Wu, Y. Wang, K. Li and Y. Fa
ng, “A simple and practical duty cycle modulated direct torque control
for permanent magnet synchronous motors,” IEEE Trans. Power Electro
n., vol. 34, no. 2, pp. 1572-1579, Feb. 2019.
[13] I. M. Alsofyani, N. R. N. Idris, and K.-B. Lee, “Dynamic hysteresis to
rque band for improving the performance of lookup-table-based DTC of
induction machines,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 33, no. 9, pp.
7959-7970, Sep. 2018.
[14] 王年福,「感應馬達之低轉速直接轉矩控制策略」,國立中央大學電機
工程學系,碩士論文,民國89 年6 月。
[15] Y. Yang and Y. Ting, “Improved angular displacement estimation based
on Hall-effect sensors for driving a brushless permanent-magnet motor,”
IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, no. 1, pp. 504-511, Jan. 2014.
[16] H. Seol, J. Lim, D. Kang, J. S. Park, and J. Lee, “Optimal design strat
egy for improved operation of IPM BLDC motors with low-resolution
Hall sensors,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 12, pp. 9758-97
66, Dec. 2017.
[17] G. Liu, B. Chen, and X. Song, “High-precision speed and position esti
mation based on Hall vector frequency tracking for PMSM with bipolar
Hall-effect sensors,” IEEE Sens. J., vol. 19, no. 6, pp. 2347-2355, Mar.
2019.
[18] X. Zhang and W. Zhang, “An improved rotor position estimation in P
MSM with low-resolution Hall-effect sensors,” in Proc. IEEE 17th Int.
Conf. Electr. Mach. Syst., Oct. 2014, pp. 2722-2727.
[19] 野力電機,YBL9D 系列 伺服馬達規格特性表與外型尺寸圖,取自http:/
/www.yeli.com.tw/download/20130409114647.pdf
[20] Texas Instruments,LM2575HV/LM2575ADJ datasheet,取自http://www
-.ti.com/lit/ds/symlink/lm2575-n.pdf
[21] STMicroelectronics,STM32F103R8 datasheet,取自https://www.st.com/r
so-urc-e/en/datasheet/stm32f103c8.pdf
[22] Infineon Technologies,IGCM20F60GA datasheet,取自https://www.infin
eon.com/dgdl/Infineon-IGCM20F60GA-DS-v01_06-EN.pdf?fileId=5546d46
24fb7fef2014fcb1efd587879
[23] ON Semiconductor,AN 6076 Design and Application Guide of Bootstr
ap Circuit for High-Voltage Gate-Drive IC,取自https://www.onsemi.cn/
PowerSolutions/document/AN-6076.pdf.pdf
[24] O. Lingberg, “Hall Effecy,” Proc. IRE, vol. 40, no. 11, pp. 1414-1419,
Nov. 1952.
電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20250723)
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔