本文關(guān)鍵詞：基于無位置傳感器技術(shù)的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 永磁同步電機(jī) 矢量控制 高頻注入 滑模觀測器 復(fù)合控制

【摘要】：永磁同步電機(jī)因其具有功率因素高、啟動轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行可靠等優(yōu)點,使得它在工業(yè)控制和民用電器領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但位置傳感器的存在給其帶來了諸多限制,系統(tǒng)的復(fù)雜程度與成本的增加,又使得電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有所降低。因此,本文就適用于低速段的高頻注入法和中、高速段的級聯(lián)式滑模觀測器法作了深入的研究,給出了一種將兩種控制方式相結(jié)合的復(fù)合控制方案。首先,論文介紹了永磁同步電機(jī)本體結(jié)構(gòu)上的分類方式,建立了三種坐標(biāo)系下永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型�；诳臻g電壓脈寬調(diào)制原理和id=0電流矢量控制策略,進(jìn)行了控制系統(tǒng)的仿真驗證。當(dāng)電機(jī)低速運(yùn)行時,探討了四種常見高頻信號注入組合方式的數(shù)學(xué)推導(dǎo),并分析了磁場耦合效應(yīng)對旋轉(zhuǎn)高頻注入法的影響,指出旋轉(zhuǎn)高頻注入法對不具備結(jié)構(gòu)凸極的隱極式電機(jī)無法實現(xiàn)無位置控制。但由于定子電感非線性飽和特性的存在,脈振高頻電壓注入法對凸極率較小的永磁同步電機(jī)并無限制。針對高頻阻抗對響應(yīng)電流幅值的衰減作用,其變化也給估計系統(tǒng)帶來穩(wěn)定性問題,提出了基于高通諧振濾波器的脈振高頻電流注入法,相對降低了高頻電流的注入幅值,從而削弱了注入諧波對電機(jī)運(yùn)行的不利影響。為簡化傳統(tǒng)磁極正向的判斷算法,研究了一種利用高頻響應(yīng)直軸電壓的二次諧波分量完成磁極正方向判斷的改進(jìn)方法。其次,介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制的原理和達(dá)到滑動模態(tài)所需的條件,詳細(xì)分析了傳統(tǒng)滑模觀測器存在的抖振問題,通過采用連續(xù)的雙曲正切函數(shù)代替符號開關(guān)函數(shù)、鎖相環(huán)取代反正切函數(shù)的方法,削弱了滑模抖振對轉(zhuǎn)子位置估計的影響。在前置電流滑模觀測的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了一種基于變截止頻率二級濾波補(bǔ)償技術(shù)的后級滑模觀測器,抑制了測量噪聲及其他擾動所帶來的不利因素。最后,利用提取高頻響應(yīng)電壓和等效反電動勢幅值的計算方法得出各自的等效位置估計誤差。通過使用歸一化處理的位置誤差進(jìn)行加權(quán)切換函數(shù)的控制,給出了一種針對表貼式永磁同步電機(jī)在全速度范圍下,轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速雙閉合的無位置傳感器復(fù)合控制方法。仿真結(jié)果驗證了該方法具有平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速輸出和良好的轉(zhuǎn)子位置估計性能。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341;TP273

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