基于脉动电流注入法的永磁同步电机转子位置检测方法研究

发布时间：2017-11-21 11:17

  本文关键词：基于脉动电流注入法的永磁同步电机转子位置检测方法研究

  更多相关文章： 永磁同步电机 脉动高频电流注入 电流调节器带宽 转子位置估计误差 比例谐振调节器

【摘要】：在永磁同步电机的控制系统中,一般都通过机械式传感器测量转子的位置和速度,但是由于机械式传感器本身的一些缺点,无位置传感器便成为当前电机控制技术领域的研究热点之一。无传感器控制技术有多种方法,其中的高频信号注入法凭借可以在低速、甚至零速时检测转子位置等优点,得到了极大关注。高频信号注入法按照注入信号的形式可以分为高频电压信号注入法和高频电流信号注入法。在高频注入法方面,目前国内外大部分研究都是针对高频电压信号注入法,而对于高频电流信号注入法虽然也经常在很多文献中提到,却很少对其进行深入的研究。本文主要围绕脉动高频电流注入法进行了一系列深入的分析研究。首先,本文分析了脉动高频电流注入法的工作原理,脉动高频电流注入法是只在估计转子坐标系的直轴上持续注入高频电流信号,检测电机中所产生的交轴电压量,并通过特定的信号处理过程来提取转子位置信息。本文在转子位置信号提取的过程中使用了PID位置跟踪观测器,并对其进行了设计。其次,对脉动高频电流注入法的位置估计误差进行了理论分析,推导了转子位置估计误差表达式,探讨了位置估计误差产生的机理。结果表明：转子位置估计误差是由速度电动势和电流调节器产生的电流相位偏差共同作用产生的,误差的大小与转子旋转电角速度ωr,直轴、交轴电流控制环的闭环带宽ωb_d、ωb_q和电机的Lq/Ld值有关,如果忽略速度电动势或忽略电流调节器产生的电流相位偏差,位置估计误差均变为零。然后,提出了两类提高转子位置估计精度的方法,方法一是在使用PI电流调节器的前提下对估计误差进行补偿,包括三种改进措施,分别为改进电流调节器、改进位置跟踪观测器、结合改进的电流调节器和改进的位置跟踪观测器,特别是第三种措施可以在全速度范围内实现精确的位置和速度估计；方法二是采用比例谐振调节器和准比例谐振调节器,消除了电流调节器产生的电流相位偏差,从而提高了转子位置估计的精度。为了验证上述理论分析结果的正确性,建立了基于脉动高频电流注入法的永磁同步电机转子位置估计的仿真模型,对其进行了一系列仿真研究。结果表明：采用脉动高频电流注入法检测PMSM转子的位置具有有效性和可行性；经一系列理论推导得到的转子位置估计误差公式是正确的；通过两类方法改进后,提高了脉动高频电流注入法转子位置估计精度,可以在全速度范围内实现对转子位置和速度的估计,即使在参数失配时也可以很好的跟踪转子的位置。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 任巨庸;谷善茂;;基于双PWM调节的PMSM无传感器低速控制技术[J];工矿自动化;2011年07期

2 朱军;田淼;付融冰;刘慧君;;基于载波频率成分的永磁同步电机转子定位研究[J];电力系统保护与控制;2015年14期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 孙海军;基于灰色模型永磁无轴承电机无位置传感器控制方法研究[D];沈阳工业大学;2010年

2 侯利民;永磁同步电机传动系统的几类非线性控制策略研究及其调速系统的实现[D];东北大学;2010年

3 卢晓慧;机电作动器中永磁容错电机设计与控制系统研究[D];国防科学技术大学;2012年

4 黄招彬;永磁同步电梯曳引系统的性能优化方法研究[D];华南理工大学;2014年

，

本文编号：1210728