永磁同步電機(jī)無位置和速度傳感器控制研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、效率高、可靠性強(qiáng)，應(yīng)用極為廣泛。為了實(shí)現(xiàn)高性能的矢量控制，需要檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。如果利用安裝機(jī)械傳感器的方法，會存在系統(tǒng)成本高體積大，復(fù)雜性高、魯棒性差，不適應(yīng)環(huán)境變化等諸多問題。因此永磁同步電機(jī)無位置和速度傳感器控制技術(shù)成為目前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。
　　本文介紹了三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系、同步坐標(biāo)系三種重要坐標(biāo)系，并給出了三個坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在α-β坐標(biāo)系和d-q坐標(biāo)系下分別

2、建立了永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)的模型。分析指出傳統(tǒng)的基于狀態(tài)估計(jì)的反電動勢觀測器的幅頻特性相當(dāng)于一階低通濾波器，反電動勢估計(jì)值天然存在相位差。針對此問題進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的觀測器得到的估計(jì)反電動勢在帶寬內(nèi)與真實(shí)反電動勢之間無相位差。
　　分析了二階廣義積分器-鎖頻環(huán)的原理特性，給出了其幅頻特性曲線，指出其在頻率諧振點(diǎn)具有帶通特性，且無相位偏移。分析了雙二階廣義積分器-鎖頻環(huán)的頻率響應(yīng)特性，指出該結(jié)構(gòu)可消除2倍頻干擾，同時提高一倍的頻率響應(yīng)

3、速度。研究了級聯(lián)二階廣義積分器結(jié)構(gòu)，指出該結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)對低次諧波的濾波效果。設(shè)計(jì)了復(fù)合二階廣義積分器-鎖頻環(huán)方法，提出基于復(fù)合二階廣義積分器-鎖頻環(huán)方法的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)方法。
　　比較了二階廣義積分器和降階諧振調(diào)節(jié)器對正負(fù)角頻率信號的頻率響應(yīng)，指出二階廣義積分器為二階環(huán)節(jié)，不能分辨正負(fù)角頻率，而降階諧振調(diào)節(jié)器為一階環(huán)節(jié)，可以分辨正負(fù)角頻率，并給出了利用信號的正交性實(shí)現(xiàn)降階諧振調(diào)節(jié)器的方法。針對永磁同步電機(jī)反電動勢含有較低次諧波的

4、問題，設(shè)計(jì)交叉反饋網(wǎng)絡(luò)，對指定諧波進(jìn)行消除。提出了基于降階諧振調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)方法。
　　分析了表貼式永磁同步電機(jī)的磁飽和凸極性原理。對脈振高頻電壓注入法的原理進(jìn)行闡述，利用二階廣義積分器替代傳統(tǒng)方法中使用的帶通濾波器，解決了使用帶通濾波器帶來的幅值衰減和相位偏移問題，避免了可能的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的預(yù)估計(jì)。采用比較響應(yīng)電流峰值大小的方法對預(yù)估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行NS磁極修正，能夠準(zhǔn)確估計(jì)出轉(zhuǎn)子實(shí)際位置。