【摘要】：由于永磁同步電機的轉(zhuǎn)子不需要電源,所以相比于感應電機具有體積小、質(zhì)量輕、效率高等優(yōu)點,因此得到了廣泛應用。然而,它的缺點之一是要根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極的位置來控制電流的相位,這就要使用位置傳感器。位置傳感器會加大電機的尺寸和重量并且了降低系統(tǒng)的可靠性,使其在某些應用場合不適用。因此本文對永磁同步電機的零、低速和中、高速的無傳感器控制策略進行研究。在分析了永磁同步電機的基本數(shù)學模型以后,使用i_d=0的轉(zhuǎn)速電流環(huán)的矢量控制方法,分析了其高頻數(shù)學模型。為后續(xù)零低速采用的高頻信號注入法奠定基礎(chǔ)。在研究零低速無傳感器控制策略時,通過對傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置收斂不唯一以及使用濾波器帶來的相位延遲缺陷,研究了一種在靜止軸系下注入高頻正交正余弦信號的方法,該方法再對激勵出的高頻電流信號解調(diào)和一系列的數(shù)學運算處理后,提取包含轉(zhuǎn)子位置信息的正弦和余弦信號,消除濾波器的使用帶來的不利影響,實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的精確定位。在研究中高速無傳感器控制策略時,考慮到由于逆變器非線性對于傳統(tǒng)滑模觀測器法帶來的諧波影響,提出了一種基于同步頻率跟蹤濾波的全階滑模觀測器法。該方法用全階滑模觀測器代替了傳統(tǒng)的二階滑模觀測器,避免了由于使用濾波器帶來的相位延遲缺陷。并使用一種同步頻率函數(shù)對觀測的擴展反電勢信號進行濾波,該濾波器通過追蹤當前變化的定子電流,濾除掉不屬于跟蹤信號的諧波,實現(xiàn)對定子電流的靜態(tài)跟蹤。轉(zhuǎn)子位置和速度中諧波含量明顯得到明顯抑制,且轉(zhuǎn)子位置誤差明顯降低。為進一步驗證算法,在Matlab/Simulink上建模,并利用實驗室現(xiàn)有的內(nèi)置式永磁同步電機和dSPACE半實物半仿真平臺進行硬件實驗驗證。結(jié)果表明,本文設計的位置估計方法在一定程度上提高了位置觀測的準確性,達到了預期目標。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM341

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