基于高頻注入的永磁同步電機無傳感器矢量控制系統(tǒng)研究.pdf

1、永磁同步電動機以其效率高、功率密度高和運行性能好等優(yōu)點，在各種高性能驅(qū)動系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。為了滿足永磁同步電動機高性能的控制要求，多采用矢量控制方法，這就需要精確的轉(zhuǎn)子磁極位置來實現(xiàn)磁場定向。傳統(tǒng)的方法都是通過各種傳感器來獲取轉(zhuǎn)子磁極位置。然而，傳感器不但會增加系統(tǒng)的成本，降低系統(tǒng)的可靠性，還會限制永磁同步電動機在某些場合的應(yīng)用。本文在對已有的無傳感器控制技術(shù)分類對比的基礎(chǔ)上，選取旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法來實現(xiàn)永磁同步電動機的無傳感器

2、矢量控制。
　　 本文首先分析了永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對永磁同步電動機矢量控制的原理進行了詳細介紹。結(jié)合本文控制對象的特點，對比分析了id=0和最大轉(zhuǎn)矩/電流控制這兩種電流控制策略。
　　 其次，闡述了采用高頻電壓信號注入法來估計轉(zhuǎn)子磁極位置的原理。重點討論了高頻載波電流信號的解調(diào)、采用PLL技術(shù)實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子磁極位置的估計、通過飽和效應(yīng)來判斷轉(zhuǎn)子磁極極性以及多重凸極對轉(zhuǎn)子磁極位置估計的影響。
　　

3、 第三，對永磁同步電動機無傳感器矢量控制系統(tǒng)進行設(shè)計，采用分段曲線擬合的方法來近似實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩/電流控制策略。分析了傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器存在的缺點，結(jié)合模糊控制，設(shè)計了模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器來替代傳統(tǒng)的PI速度調(diào)節(jié)器以優(yōu)化系統(tǒng)控制性能。
　　 最后，利用MATLAB/Simulink軟件建立永磁同步電動機無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，進行仿真實驗，仿真結(jié)果表明高頻電壓信號注入法在中低速時能準(zhǔn)確估計轉(zhuǎn)子的位置，尤其在低速時估計效果更好