零低速下永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor, PMSM)具有體積小、可靠性強(qiáng)、功率密度高和運(yùn)行性能好等特點(diǎn),在交流傳動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用;高性能的無(wú)位置傳感器矢量控制技術(shù)也一直是電機(jī)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文以嵌入式永磁同步電機(jī)(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)為研究對(duì)象,為實(shí)現(xiàn)其零低速下無(wú)位置傳感器矢量控制,分別對(duì)id=0矢

2、量控制策略、兩種高頻電壓信號(hào)注入法及改進(jìn)的轉(zhuǎn)子位置提取方法、逆變器非線性特性對(duì)無(wú)傳感器控制技術(shù)的影響以及基于dSPACE的全數(shù)字化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　首先,給出PMSM在各個(gè)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型并介紹電機(jī)的凸極效應(yīng),闡述了矢量控制的基本原理及id=0控制策略在PMSM傳動(dòng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用,給出相應(yīng)的仿真結(jié)果。
　　其次,基于PMSM在高頻注入電壓信號(hào)激勵(lì)下的數(shù)學(xué)模型,闡述旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法和脈振高頻電壓信號(hào)注入法的基本

3、原理,通過(guò)相應(yīng)的解調(diào)方法并利用基于鎖相環(huán)的轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)器得到估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息。介紹一種改進(jìn)的、基于滑動(dòng)傅里葉變換(sliding discrete fourier transform, SDFT)的轉(zhuǎn)子位置信息提取方法,在減小系統(tǒng)復(fù)雜程度的同時(shí),也提高了轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度。給出一種PMSM初始位置檢測(cè)方法,以實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)注入法在零速下的應(yīng)用。通過(guò)仿真證明理論分析的正確性和有效性。
　　為提高轉(zhuǎn)子位置估測(cè)精度,重點(diǎn)研究逆變器非

4、線性特性對(duì)上述PMSM無(wú)傳感器控制技術(shù)的影響。對(duì)幾種典型的逆變器非線性特性進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹和分析,確定死區(qū)效應(yīng)和寄生電容效應(yīng)為影響無(wú)傳感器控制技術(shù)的主要因素。引入逆變器等效高頻電阻概念,建立考慮寄生電容效應(yīng)時(shí)的電壓擾動(dòng)模型,詳細(xì)分析死區(qū)時(shí)間內(nèi)寄生電容效應(yīng)對(duì)包含轉(zhuǎn)子位置信息的高頻載波電流的影響;介紹一種新型的后置補(bǔ)償方法,通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此方法的有效性和準(zhǔn)確性。
　　最后,設(shè)計(jì)基于dSPACE的PMSM無(wú)傳感器矢量控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在此基