永磁同步電動機無位置傳感器控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步電動機(PMSM)具有體積小、重量輕、功率密度高、功率因數(shù)高、效率高、高轉(zhuǎn)矩/慣量比、可靠性高、維護方便等諸多優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。但傳統(tǒng)的PMSM中安裝位置傳感器會帶來安裝困難、使用環(huán)境受限等一系列問題，因而無位置傳感器控制技術(shù)順勢而生，促進PMSM更為廣泛應(yīng)用，具有十分重要的意義。本課題源自PMSM在風(fēng)機水泵中的應(yīng)用，當(dāng)今社會風(fēng)機水泵類電機在國民生活各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，使用無位置傳感器PMSM具有高效節(jié)能、高性能、成本低、可靠性高等

2、優(yōu)點。
　　本文首先研讀了國內(nèi)外關(guān)于PMSM無位置傳感器控制技術(shù)的大量文獻，總結(jié)概述了PMSM無位置傳感器控制技術(shù)的研究意義、研究現(xiàn)狀和研究方法，選擇具有較強魯棒牲、較好穩(wěn)定性的滑模變結(jié)構(gòu)控制作為本文無位置傳感器矢量控制技術(shù)的研究核心。通過坐標(biāo)變換，建立PMSM在由0坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，明確采用id=0控制的PMSM矢量控制系統(tǒng)需要重點研究解決的問題。其中對于矢量控制中的SVPWM內(nèi)容，重點分析論證了基于改進Clark逆變換三相電

3、壓值符號判定的T1、T2的簡化算法，該法根據(jù)改進Clark逆變換三相定子電壓值符號就可判定電壓矢量所在扇區(qū)，并給出其所在扇區(qū)兩側(cè)相鄰基本電壓矢量作用時間T1、T2與此刻某兩相電壓值的正比例關(guān)系。
　　接著重點研究獲取PMSM轉(zhuǎn)子位置信號的無位置傳感器控制技術(shù):首先研究了PMSM中高速運行段的滑模變結(jié)構(gòu)控制。根據(jù)PMSM在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型建立PMSM滑模觀測器，定義估算電流和實際電流誤差為切換面，使用具有抑制抖動作用的飽和

4、函數(shù)作為控制函數(shù)，采用一階低通濾波器對控制函數(shù)濾波提取出反電動勢估算信號，然后把控制函數(shù)和反電勢估算信號一同反饋到滑模觀測器，構(gòu)成完整的PMSM滑模變結(jié)構(gòu)控制。然后依據(jù)滑模控制理論，論證給出所建立的滑模變結(jié)構(gòu)控制的存在性、可達性、穩(wěn)定性條件。再對反電動勢估算信號進行二次濾波得到最終的反電動勢信號，用于求解轉(zhuǎn)子位置角，并研究了基于恒定延遲角濾波器的轉(zhuǎn)子位置角補償方法，最后給出轉(zhuǎn)速的估算方法。其次在零速和低速階段研究了PMSM的開環(huán)起動算法

5、，零速時通過轉(zhuǎn)子預(yù)定位迫使轉(zhuǎn)子位于A相繞組軸線位置，再通過電流閉環(huán)起動法使PMSM以恒定加速度起動。然后給出開環(huán)起動和閉環(huán)運行間的切換方法。
　　然后研制了PMSM無位置傳感器控制器。對硬件部分，設(shè)計了控制器的主電路、dsPIC DSC最小系統(tǒng)、驅(qū)動電路、檢測電路、故障保護電路、串行通訊和電源系統(tǒng)電路。軟件設(shè)計部分，從頂層設(shè)計和實時性要求角度將軟件設(shè)計劃分為主程序設(shè)計和A/D中斷程序設(shè)計，在A/D中斷程序中完成整個控制算法的運行，