永磁電機(jī)高頻注入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逆變器非線性分析與補(bǔ)償.pdf

1、永磁同步電機(jī)因具備高效率、高功率密度及良好動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)驅(qū)動(dòng)、交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域。無(wú)位置傳感器技術(shù)已成為當(dāng)今電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向的研究熱點(diǎn)，由于矢量控制依賴于電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性，因此永磁電機(jī)離線參數(shù)辨識(shí)對(duì)于無(wú)傳感器矢量控制器和觀測(cè)器設(shè)計(jì)十分重要。然而，電機(jī)參數(shù)離線辨識(shí)受逆變器非線性的影響，會(huì)使得高頻電流響應(yīng)中含有明顯的諧波誤差，從而造成參數(shù)辨識(shí)誤差。此外，在基于高頻方波注入的無(wú)傳感器控制系統(tǒng)中，逆變器非線性會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置估計(jì)

2、結(jié)果中出現(xiàn)明顯的脈動(dòng)誤差，進(jìn)而影響電機(jī)解耦的準(zhǔn)確性。為進(jìn)一步提升永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)性能，本文主要對(duì)高頻信號(hào)注入的逆變器非線性分析及補(bǔ)償策略進(jìn)行研究。
　　首先分析逆變器非線性對(duì)于響應(yīng)電流造成的諧波誤差，并研究高頻加直流復(fù)合信號(hào)注入方法抑制逆變器非線性的影響。通過(guò)分析考慮逆變器非線性影響下的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，研究基于復(fù)合信號(hào)注入的參數(shù)離線辨識(shí)策略，設(shè)計(jì)基于離散傅里葉變換的高頻信號(hào)幅值提取方法，從而根據(jù)注入電壓及響應(yīng)電流幅值計(jì)算出電

3、感參數(shù)。
　　在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同注入信號(hào)條件下逆變器非線性影響引起的電流響應(yīng)中的2次和3次諧波分布情況進(jìn)行分析，并驗(yàn)證其對(duì)電感辨識(shí)精度的影響。為進(jìn)一步減小參數(shù)辨識(shí)誤差，在對(duì)逆變器非線性特性進(jìn)行自學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)不同相電流條件下逆變器非線性自適應(yīng)補(bǔ)償方法，從而抑制其對(duì)參數(shù)辨識(shí)的負(fù)面影響。
　　在基于高頻方波注入的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制基礎(chǔ)上，研究通過(guò)分離高頻電流包絡(luò)線提取位置特征信息的信號(hào)處理方法，并分析逆變器非

4、線性對(duì)轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)器造成的脈動(dòng)誤差。針對(duì)基頻和高頻分量綜合作用引起的負(fù)面影響進(jìn)行研究，通過(guò)闡明高頻注入法的零電流鉗位效應(yīng)基礎(chǔ)上，采用改進(jìn)高頻信號(hào)注入方式以及信號(hào)提取方法來(lái)抑制逆變器非線性對(duì)無(wú)傳感器控制的影響。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)Matlab/Simulink仿真工具對(duì)所研究的參數(shù)離線辨識(shí)方法和基于方波注入的無(wú)傳感器控制策略進(jìn)行仿真分析，并在2.2kW內(nèi)置式永磁同步電機(jī)對(duì)拖加載實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明了方法的有效