柱塞泵用永磁同步电机无位置传感器控制技术研究

发布时间：2020-08-27 19:59

【摘要】：表贴式永磁同步电机(SPMSM)具有高功率密度、高效率及高功率因数的优点,被广泛应用在工业场合,但是对于工作在海水中的电机,要求位置传感器耐腐蚀、浸水及浸油等级高,将无位置传感器控制技术应用于上述场合电机控制中具有高可靠性低成本的优点。针对柱塞泵在零转速下存在较大的负载转矩且大小随着海水压力变化而变化的问题,本文对柱塞泵用SPMSM的初始位置辨识、启动及中高速无位置传感器控制进行深入研究。在SPMSM定子绕组中施加较大电流时,定子铁心趋向于饱和且交直轴磁路交叉耦合现象很明显,导致电机交直轴同步电感系数差别较大而出现饱和凸极效应。基于该效应本文提出一种六脉冲电压矢量注入的方法辨识转子初始角度,首先依据顺序注入六个脉冲电压矢量,采样每个矢量作用下的定子电流响应,然后根据响应曲线最大值判断转子所处扇区,最后由扇区决策采用脉冲及电流采样值计算转子初始角度。针对柱塞泵存在较大启动转矩问题,本文结合SPMSM流频比控制方法深入研究基于定子电流定向的流频比启动方法。首先分析加速过程中电机电流、转子角度的控制策略,将电机平稳加速至10%额定转速;然后研究采用电流控制函数的状态切换方法进行,分析了直线及指数形式的电流控制函数。仿真及实验结果表明流频比启动方法在加速过程中具有很强的鲁棒性,且状态切换瞬间转速及电流波动较小。在SPMSM中高速范围运行时,传统滑模观测器的估计电流存在严重的抖动,锁相环带宽设计不合理可能导致估计转速发散。针对以上问题,本文首先深入研究了三种SMO准切换函数下电流估计的效果,得出sigmoid(x)函数效果较好,然后对该函数在不同指数下的估计电流收敛性进行了分析。最后设计锁相环各部分的参数,发现采用双线性方法对低通滤波器离散得到的转子位置估计精度较高,鲁棒性也较好;设计环路滤波器的参数以实现不同转速下转子速度的精确估计。实验结果显示转子位置估计误差最大为6?,且随着转速增大而减小。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341
【图文】：

电流响应仿真结果

图 3-1 德国 URACA 泵业公司柱塞泵产品，柱塞泵负载对 SPMSM 启动系统的要求为：适应不同海深下的平均负载转矩；载转矩存在波动的情况下将系统平稳加速到 10%额较强的抵抗干扰的特性，加速过程中不会出现失步

直线电流控制函数仿真结果

【参考文献】

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2 刘彦呈;任俊杰;王宁;刘厶源;;永磁同步电机旋转坐标系滑模观测器设计研究[J];电机与控制学报;2015年07期

3 施大发;施佳;黄庆;李杰;李高林;;基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制[J];电源技术;2015年01期

4 寿利宾;袁登科;;基于高频旋转电压信号注入的IPMSM无位置传感器控制[J];电机与控制应用;2014年12期

5 王晓远;严长伟;;电动汽车用内置式永磁同步电动机转子结构优化[J];微特电机;2014年08期

6 王军;李盛兵;安芳;王晓嘉;;基于电压脉冲矢量法的面装式永磁同步电动机初始位置辨识[J];微特电机;2014年07期

7 唐斌;游林儒;黄招彬;;一种改进的静止型永磁同步电机离线参数辨识方法[J];微电机;2014年04期

8 王子辉;叶云岳;;反电势算法的永磁同步电机无位置传感器自启动过程[J];电机与控制学报;2011年10期

9 邹继斌;李建军;徐永向;魏延羽;;基于重复控制深海柱塞泵用永磁同步电机转速波动的抑制[J];电工技术学报;2011年06期

10 苏健勇;李铁才;杨贵杰;;PMSM无位置传感器控制中数字滑模观测器抖振现象分析与抑制[J];电工技术学报;2009年08期

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本文编号：2806552