本文選題：內(nèi)置式永磁同步電機(jī) + 無(wú)位置傳感器��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有效率高、功率密度大、易于弱磁擴(kuò)速等優(yōu)勢(shì),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天、交通和家用電器等諸多傳動(dòng)領(lǐng)域。無(wú)位置傳感器(位置自檢測(cè))技術(shù)能夠有效降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性;研究控制精度高、調(diào)速范圍寬及魯棒性強(qiáng)的高性能無(wú)位置傳感器永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)具有重要意義。目前,永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)全速度范圍運(yùn)行仍然存在如下核心技術(shù)難點(diǎn):低速高頻注入法濾波環(huán)節(jié)限制了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能;模型法中位置誤差脈動(dòng)問(wèn)題;逆變器非線(xiàn)性問(wèn)題導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩(電流)脈動(dòng);低載波比運(yùn)行條件下控制器和位置觀(guān)測(cè)器穩(wěn)定性問(wèn)題。對(duì)永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步深入研究,并突破上述核心技術(shù)難點(diǎn),對(duì)拓寬永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制在工業(yè)控制中的應(yīng)用場(chǎng)合具有重要意義。適合永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器低速/零速運(yùn)行的傳統(tǒng)信號(hào)注入方法需采用濾波環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)位置誤差信號(hào)解耦和轉(zhuǎn)速/位置信息跟蹤。針對(duì)濾波環(huán)節(jié)引入導(dǎo)致系統(tǒng)帶寬和動(dòng)態(tài)性能降低,并且高階濾波器的應(yīng)用會(huì)占用較多系統(tǒng)資源等問(wèn)題,在分析注入方波電壓信號(hào)和高頻響應(yīng)電流時(shí)序基礎(chǔ)上,研究一種無(wú)濾波器載波分離策略,同時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速觀(guān)測(cè)值獲取方式,進(jìn)而提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)帶寬。針對(duì)傳統(tǒng)初始位置辨識(shí)技術(shù)收斂速度較慢,并且基于凸極跟蹤的短脈沖電壓注入法難于確定脈沖寬度和幅值、實(shí)現(xiàn)困難,二次諧波分量法信噪比低的缺點(diǎn),在不中斷方波注入基礎(chǔ)上,基于磁飽和效應(yīng),通過(guò)施加方向相反的d軸電流偏置給定,比較d軸高頻電流響應(yīng)幅值大小實(shí)現(xiàn)磁極極性辨識(shí)。所提出方法收斂速度較快,能夠在永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或自由運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)初始位置辨識(shí)。針對(duì)逆變器非線(xiàn)性和磁場(chǎng)空間諧波引起定子電流及反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生1±6k次諧波,進(jìn)而導(dǎo)致6k次轉(zhuǎn)子位置觀(guān)測(cè)誤差脈動(dòng)問(wèn)題,在建立考慮反電動(dòng)勢(shì)諧波的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,提出一種基于自適應(yīng)線(xiàn)性神經(jīng)元濾波的改進(jìn)有效磁鏈模型轉(zhuǎn)子位置觀(guān)測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器內(nèi)置式永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)準(zhǔn)確解耦,改善其控制性能�；谧赃m應(yīng)對(duì)消原理,自適應(yīng)線(xiàn)性神經(jīng)元能夠?yàn)V除指定的反電動(dòng)勢(shì)觀(guān)測(cè)值諧波分量,從而提高正交軟件鎖相環(huán)獲得轉(zhuǎn)子位置信息的精度。該方法根據(jù)諧波分析結(jié)果,通過(guò)最小均方算法或者遞歸最小二乘算法在線(xiàn)連續(xù)調(diào)整濾波器參數(shù),保證了轉(zhuǎn)子位置觀(guān)測(cè)器的快速收斂性�？紤]逆變器非線(xiàn)性效應(yīng)產(chǎn)生誤差電壓,進(jìn)而導(dǎo)致永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器運(yùn)行出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩(電流)和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)問(wèn)題,在簡(jiǎn)單分析死區(qū)時(shí)間和開(kāi)關(guān)器件固有特性對(duì)逆變器輸出及整個(gè)系統(tǒng)影響基礎(chǔ)上,提出一種基于雙自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)的死區(qū)補(bǔ)償策略。通過(guò)一組自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)位置/轉(zhuǎn)速信息跟蹤,消除位置觀(guān)測(cè)誤差脈動(dòng)影響。然后,采用另一組自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)逆變器誤差電壓快速準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)檢測(cè),并通過(guò)前饋方式對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償,最終實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)矩(電流)和轉(zhuǎn)速脈動(dòng),改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。所提出的基于雙自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)的死區(qū)補(bǔ)償算法不需要檢測(cè)定子電流極性,進(jìn)而避免了零電流鉗位效應(yīng)導(dǎo)致的電流極性檢測(cè)不準(zhǔn)而引起的誤差。同時(shí),由于自適應(yīng)矢量濾波器具有正負(fù)序分量判斷能力,并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于低成本控制芯片實(shí)現(xiàn)。在中大功率和高頻永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合,為增加變頻器出力、降低開(kāi)關(guān)損耗,要求降低載波比(PWM載波頻率與基波運(yùn)行頻率比)。然而,載波比降低,將會(huì)產(chǎn)生較大的數(shù)字控制延遲,進(jìn)而影響電流調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)解耦效果,并且對(duì)位置觀(guān)測(cè)器穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)性能造成不利影響。為了克服該問(wèn)題,考慮PWM逆變器靜止軸系輸出電壓鉗位效應(yīng)和數(shù)字控制延遲,建立永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)離散域下精確復(fù)矢量數(shù)學(xué)模型,基于零極點(diǎn)對(duì)消原理,采用直接離散化方法設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器,提高低載波比條件下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)解耦能力和魯棒性。在此基礎(chǔ)上,提出一種同步旋轉(zhuǎn)軸系下全階狀態(tài)觀(guān)測(cè)器,直接在z平面上完成觀(guān)測(cè)器極點(diǎn)配置,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)低載波比高性能無(wú)位置傳感器控制。
[Abstract]:The present invention has the advantages of high efficiency , high power density , easy weak magnetic expansion and the like , and is widely used in many transmission fields such as industrial , aerospace , transportation and household appliances . In order to overcome this problem , it is proposed to design a current regulator by using direct discretization method to improve the dynamic decoupling ability and robustness of the system under the condition of low carrier ratio .
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM341

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本文編號(hào)：2023659