TSMC-PMSM系統(tǒng)無速度傳感器全速矢量控制研究.pdf

1、雙級(jí)矩陣變換器(TSMC)是一種高功率密度、可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)且輸入功率因數(shù)可控的新型電力電子變流器。永磁同步電機(jī)(PMSM)以高功率密度、高轉(zhuǎn)矩電流比、高效等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。矢量控制技術(shù)將永磁同步電機(jī)調(diào)速簡化為與直流電機(jī)調(diào)速相似,而無速度傳感器技術(shù)進(jìn)一,步將永磁同步電機(jī)的應(yīng)用范圍拓寬。在TSMC驅(qū)動(dòng)的PMSM系統(tǒng)中引入無速度傳感器技術(shù),保證了良好的傳動(dòng)性能的同時(shí),更帶來優(yōu)異的網(wǎng)側(cè)性能,故對(duì)TSMC-PMSM系統(tǒng)展開無速度傳感器矢量控制

2、研究具有一定意義。
　　針對(duì)TSMC-PMSM系統(tǒng)引入無速度矢量控制,TSMC整流級(jí)和逆變級(jí)分別采用無零欠量和有零矢量空間矢量調(diào)制策略,推導(dǎo)了占空比表達(dá)式,給出了理論依據(jù)。對(duì)TSMC—PMSM矢量控制下的不同速段采用了兩種速度觀測器,高速段采用滑模觀測器,低速段采用脈振高頻電壓注入法。
　　中高速區(qū):針對(duì)傳統(tǒng)滑模觀測器開關(guān)函數(shù)切換帶來的抖動(dòng)、濾波器延時(shí)問題,本文利用S型開關(guān)函數(shù)替代滑模觀測器中傳統(tǒng)符號(hào)開關(guān)函數(shù),在解決了上述問

3、題同時(shí)省去了觀測器中的低通濾波器和角度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。分析了該觀測器結(jié)構(gòu)及消抖原理,依據(jù)穩(wěn)定性判據(jù)給出了滑模增益取值范圍,并將此S型觀測器應(yīng)用于雙級(jí)矩陣變換器(TsMc)驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。
　　低速區(qū):由于低速時(shí)電機(jī)反電勢(shì)極小,導(dǎo)致基于電機(jī)基波方程的算法估算誤差大不能適用,本文采用一種基于脈振高頻電壓注入法的速度觀測器算法,分析了隱極PMSM的飽和凸極效應(yīng)產(chǎn)生原理,并進(jìn)一步分析了不同注入信號(hào)對(duì)該算法的影響,給出

4、了濾波器設(shè)計(jì)步驟和選取原則,最后搭建了基于脈振高頻電壓注入法的TSMC-PMSM無遵度矢量控制系統(tǒng)。
　　搭建了一,臺(tái)以DSP4+CPLD為核心的TSMC-PMSM實(shí)驗(yàn)樣機(jī),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟硬件,其中硬件包括主功率、采樣調(diào)理、保護(hù)及O/A等電路,軟件包括豐、中斷程序及CPLD程序。最終在樣機(jī)上完成了兩種無速度傳感器算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高速區(qū):S型滑模觀洲的采用在有效消弱傳統(tǒng)滑模觀測器抖動(dòng)和延時(shí)的同時(shí)使系統(tǒng)具