高頻注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法研究.pdf

1、在永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中，由于機(jī)械式傳感器的安裝帶來了系統(tǒng)成本增加、體積大、可靠性降低、易受工作環(huán)境影響等缺陷，近年來各國學(xué)者開始致力于無位置傳感器控制系統(tǒng)的研究。在眾多無位置傳感器控制技術(shù)當(dāng)中，高頻信號注入法以其突出的優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，因此本文對基于高頻電壓注入法檢測轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行了研究。
　　 首先，本文闡述了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法和脈動(dòng)高頻電壓信號注入法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測的原理，對相關(guān)的高頻電流響應(yīng)公式進(jìn)行了進(jìn)一步必要

2、的推導(dǎo)與整理。高頻電壓信號注入法適用于具有一定凸極率的電機(jī)。這種方法是一種在基波激勵(lì)上疊加一個(gè)三相平衡的高頻電壓或在估計(jì)轉(zhuǎn)子直軸上疊加一個(gè)正弦（余弦）高頻電壓激勵(lì)信號，然后檢測對應(yīng)的高頻電流響應(yīng)并通過特定的信號處理獲取轉(zhuǎn)子位置信息的新穎的無位置傳感器技術(shù)。
　　 其次，應(yīng)用MATLAB分別構(gòu)建了基于旋轉(zhuǎn)、脈動(dòng)高頻電壓信號注入法的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)并進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)跟蹤性能分析。首先，對永磁同步電機(jī)定子電壓方程中的交叉耦合項(xiàng)進(jìn)行

3、了前饋補(bǔ)償；采用左半平面零極點(diǎn)相消的方法設(shè)計(jì)了電流及轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)；采用反演算法對轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行了退飽和設(shè)計(jì)。其次，對位置跟蹤觀測器的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在基于旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值直接與實(shí)測值進(jìn)行外差計(jì)算得到轉(zhuǎn)子位置誤差信息作為位置跟蹤觀測器的輸入信號，位置跟蹤觀測器的參數(shù)設(shè)計(jì)相對較簡單，應(yīng)用零極點(diǎn)配置的方法對旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法下的位置跟蹤觀測器的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及調(diào)試。仿真結(jié)果表明，基于旋轉(zhuǎn)、脈動(dòng)高頻

4、電壓信號注入法的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測，具有較高的靜動(dòng)態(tài)跟蹤精度。
　　 最后，探討了旋轉(zhuǎn)、脈動(dòng)高頻電壓信號注入法下定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算影響的問題。從構(gòu)建高頻激勵(lì)下永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)方程入手，得到穩(wěn)態(tài)時(shí)的高頻電流響應(yīng)表達(dá)式，經(jīng)過詳細(xì)的公式推導(dǎo)及理論分析，得到的結(jié)論是：旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入時(shí)定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算有影響；而脈動(dòng)高頻電壓注入時(shí)定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算的影響取決于信號提取方式，當(dāng)僅用高頻正序或

5、高頻負(fù)序?qū)Ω哳l電流進(jìn)行提取時(shí)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置估算誤差，而同時(shí)進(jìn)行高頻正、負(fù)序提取時(shí)則不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置估算誤差。針對旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法定子電阻引起的轉(zhuǎn)子位置估算誤差，給出了位置估算誤差的補(bǔ)償公式，指出旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入時(shí)忽略定子電阻是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置估算誤差的又一來源。針對脈動(dòng)高頻電壓注入法從兩個(gè)不同的角度進(jìn)行了理論分析，討論了在不同的信號提取方法下所得到的轉(zhuǎn)子位置誤差信號形式，清楚地揭示了脈動(dòng)高頻電壓注入時(shí)定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算產(chǎn)生影響的內(nèi)在機(jī)