基于无位置传感器技术的永磁同步电机控制系统研究

发布时间：2017-12-18 14:37

  本文关键词：基于无位置传感器技术的永磁同步电机控制系统研究

  更多相关文章： 永磁同步电机 矢量控制 高频注入 滑模观测器 复合控制

【摘要】：永磁同步电机因其具有功率因素高、启动转矩大、运行可靠等优点,使得它在工业控制和民用电器领域得到广泛的应用。但位置传感器的存在给其带来了诸多限制,系统的复杂程度与成本的增加,又使得电机系统运行的可靠性有所降低。因此,本文就适用于低速段的高频注入法和中、高速段的级联式滑模观测器法作了深入的研究,给出了一种将两种控制方式相结合的复合控制方案。首先,论文介绍了永磁同步电机本体结构上的分类方式,建立了三种坐标系下永磁同步电机数学模型。基于空间电压脉宽调制原理和id=0电流矢量控制策略,进行了控制系统的仿真验证。当电机低速运行时,探讨了四种常见高频信号注入组合方式的数学推导,并分析了磁场耦合效应对旋转高频注入法的影响,指出旋转高频注入法对不具备结构凸极的隐极式电机无法实现无位置控制。但由于定子电感非线性饱和特性的存在,脉振高频电压注入法对凸极率较小的永磁同步电机并无限制。针对高频阻抗对响应电流幅值的衰减作用,其变化也给估计系统带来稳定性问题,提出了基于高通谐振滤波器的脉振高频电流注入法,相对降低了高频电流的注入幅值,从而削弱了注入谐波对电机运行的不利影响。为简化传统磁极正向的判断算法,研究了一种利用高频响应直轴电压的二次谐波分量完成磁极正方向判断的改进方法。其次,介绍了滑模变结构控制的原理和达到滑动模态所需的条件,详细分析了传统滑模观测器存在的抖振问题,通过采用连续的双曲正切函数代替符号开关函数、锁相环取代反正切函数的方法,削弱了滑模抖振对转子位置估计的影响。在前置电流滑模观测的基础上,构建了一种基于变截止频率二级滤波补偿技术的后级滑模观测器,抑制了测量噪声及其他扰动所带来的不利因素。最后,利用提取高频响应电压和等效反电动势幅值的计算方法得出各自的等效位置估计误差。通过使用归一化处理的位置误差进行加权切换函数的控制,给出了一种针对表贴式永磁同步电机在全速度范围下,转子位置与转速双闭合的无位置传感器复合控制方法。仿真结果验证了该方法具有平稳的转速输出和良好的转子位置估计性能。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM341;TP273

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本文编号：1304548