永磁同步電機全速度范圍無位置傳感器控制策略研究.pdf

1、永磁同步電機無位置傳感器控制是近幾年來電機控制領(lǐng)域的熱點研究課題，各種控制策略和算法的理論研究已經(jīng)較為深入，呈現(xiàn)出百家爭鳴的特點。本文主要從系統(tǒng)的角度研究永磁同步電機控制策略與無位置傳感器算法的整合問題，針對應(yīng)用對象的工況要求選擇合適的控制策略組合方案，從而實現(xiàn)永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)在全速度范圍的無位置傳感器運行，并在水泵試驗平臺和空調(diào)壓縮機應(yīng)用平臺上進行了驗證。主要研究工作和創(chuàng)新點如下:
　　 一、介紹預(yù)定位法和脈沖電壓注入辨識

2、法這兩種常用的轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，詳細(xì)研究了脈沖電壓注入辨識法的原理，以及影響估算精度的主要因素，總結(jié)出改進措施。在此基礎(chǔ)上提出一種改進的五脈沖電壓注入辨識法，該方法大大提高了轉(zhuǎn)子初始位置的估測精度。
　　 二、研究I/F流頻比速度開環(huán)-電流閉環(huán)的啟動過程，提出永磁同步電機的“轉(zhuǎn)矩-功角自平衡”原理，推導(dǎo)了“轉(zhuǎn)矩-功角自平衡”的穩(wěn)定條件，并給出電機穩(wěn)定加速啟動所需滿足的條件，為加速過程的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　

3、 三、重點研究從速度開環(huán)-電流閉環(huán)啟動到速度-電流雙閉環(huán)矢量控制運行的瞬態(tài)切換過程，提出“基于電流幅值變化”的過渡過程新方案，推導(dǎo)了過渡過程的瞬態(tài)變化規(guī)律，并給出決定過渡過程性能的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計法則。提出的新方案能夠使?fàn)顟B(tài)切換過程中的速度與轉(zhuǎn)矩平滑無沖擊，而且結(jié)合I/F流頻比的自啟動策略后，無需重新調(diào)整參數(shù)就可適用于不同類型的永磁電機與不同的負(fù)載條件，通用性強。
　　 四、實驗驗證了基于反電勢積分無位置傳感器算法的動態(tài)性能和抗干擾

4、能力。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析電阻熱效應(yīng)、電感磁飽和效應(yīng)、電流傳感器檢測誤差、逆變器死區(qū)時間造成的電壓損失、以及處理器軟件延遲等因素對系統(tǒng)參數(shù)和算法估測結(jié)果的影響?？偨Y(jié)出軟件延遲和電感誤差是影響算法估測精度最顯著的因素，并給出有效的補償策略。
　　 五、分析矢量控制策略中磁鏈觀測器和速度觀測器的性能，討論能夠有效消除磁鏈積分零漂的磁鏈觀測器設(shè)計方法和能夠削弱速度波動的速度觀測器設(shè)計方法，推導(dǎo)了矢量控制中速度環(huán)與電流環(huán)的PI參數(shù)設(shè)計法