【摘要】：永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)因其能有效地避免機(jī)械式編碼器帶來(lái)的系統(tǒng)成本增加、編碼器安裝困難以及受限的應(yīng)用環(huán)境等缺陷而引起了學(xué)者們廣泛的關(guān)注。目前通過(guò)檢測(cè)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的中高速方法已經(jīng)較為成熟,且在實(shí)際應(yīng)用中得到了較好的實(shí)驗(yàn)效果;而在電機(jī)低速控制方面,由于電機(jī)本身存在著參數(shù)不確定性、交叉飽和效應(yīng)、逆變器的非線性特性以及硬件處理電路的延時(shí)等負(fù)面因素使轉(zhuǎn)子位置估算的準(zhǔn)確度被嚴(yán)重降低,甚至不能被使用,從而導(dǎo)致電機(jī)低速重載啟動(dòng)能力差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢以及系統(tǒng)穩(wěn)定性能差等缺陷。因此,本文的重點(diǎn)是改善永磁同步電機(jī)的中低速控制性能以及拓展其速度適用范圍。本文在傳統(tǒng)脈動(dòng)高頻信號(hào)注入法的基礎(chǔ)上,通過(guò)改變脈動(dòng)高頻電壓的形式和注入方向,提出了脈動(dòng)復(fù)合高頻信號(hào)注入法和脈動(dòng)-旋轉(zhuǎn)復(fù)合高頻信號(hào)注入兩種新型的高頻信號(hào)注入方案。通過(guò)同時(shí)解調(diào)和處理d-q軸電流分量,可直接計(jì)算出轉(zhuǎn)子的位置信息,不僅取消了具有潛在收斂失敗風(fēng)險(xiǎn)的位置跟蹤觀測(cè)器,增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,也在很大程度上降低了由系統(tǒng)延時(shí)和電機(jī)的交叉耦合效應(yīng)帶來(lái)的轉(zhuǎn)子角度偏差,提高了轉(zhuǎn)子位置估算的準(zhǔn)確度。又根據(jù)電機(jī)固有的飽和效應(yīng),提出了基于單高頻正弦信號(hào)注入的電流均值判斷法和基于二次飽和凸極諧波電流檢測(cè)法,實(shí)現(xiàn)了快速、簡(jiǎn)單的永磁體極性辨識(shí)。為了進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度,增強(qiáng)系統(tǒng)的控制性能,在考慮系統(tǒng)延時(shí),定子電阻,交叉飽和效應(yīng)和逆變器的非線性特性等多種負(fù)面因素的情況下,提出了一種旋轉(zhuǎn)復(fù)合高頻信號(hào)注入方案。通過(guò)適當(dāng)?shù)靥崛『徒庹{(diào)反饋的高頻響應(yīng)電流,可得到四個(gè)與轉(zhuǎn)子位置信息相關(guān)的線性無(wú)關(guān)方程;再通過(guò)求解這四個(gè)方程式可直接求得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置。為了消除高頻信號(hào)注入法中產(chǎn)生的高頻噪聲干擾,本文又提出了一種基波矢量和測(cè)試矢量相結(jié)合的瞬態(tài)電流檢測(cè)方案。通過(guò)在基波電壓矢量基礎(chǔ)上再插入額外的測(cè)試電壓矢量以滿足求取轉(zhuǎn)子位置所需要的有效電壓矢量類型,再借助DSP等微控制器的PWM子模塊雙(波峰-波谷)更新機(jī)制,利用四矢量SVPWM(FSVPWM)合成的實(shí)施策略實(shí)現(xiàn)了單PWM周期內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置獲取,從而拓展這類基于瞬態(tài)電流檢測(cè)法的轉(zhuǎn)速適用范圍。實(shí)際的物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出的無(wú)位置傳感器控制方法的有效性和可行性,本文方法已經(jīng)成功用到了實(shí)際的空調(diào)壓縮機(jī)、液壓機(jī)以及紡織機(jī)等工業(yè)系統(tǒng)之中,也表明控制方法具有較好的普遍適用性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM341;TP212
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文寬，使系統(tǒng)在重載啟動(dòng)或突然加減負(fù)載的情況下，出現(xiàn)較大的系定時(shí)間；2) 鎖相環(huán)等位置跟蹤觀測(cè)器的收斂二義性問(wèn)題限制了系當(dāng)電機(jī)突加減負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子位置變化過(guò)大而導(dǎo)致收斂失敗；3) 逆定子電阻、電機(jī)定子間交叉飽和效應(yīng)以及系統(tǒng)延時(shí)等負(fù)面因素都估算精度，從而降低系統(tǒng)控制性能。鑒于這些因素，對(duì)高性能永傳感器控制的研究仍然是當(dāng)前電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域最為熱門的研究方向之*r *qi*qU

圖1.2 永磁同步電機(jī)磁鏈與勵(lì)磁電流的關(guān)系最簡(jiǎn)單的短脈沖注入法[65]是雙向電壓脈沖注入，一個(gè)電壓脈沖施加在永磁體磁極的正向，通過(guò)增加定子鐵芯的磁化強(qiáng)度減小d軸電感值；另一個(gè)相同幅值和作用時(shí)間的電壓脈沖施加在永磁體磁極的反向，降低定子鐵芯的磁化強(qiáng)度來(lái)增加d軸電感值。再通過(guò)采用并比較兩個(gè)方向上的定子響應(yīng)電流幅值大小就可簡(jiǎn)單地、準(zhǔn)確地辨識(shí)出電機(jī)磁極極性。盡管這種短脈沖注入法具有簡(jiǎn)單的原理且易于操作，當(dāng)電壓脈沖矢量的持續(xù)時(shí)間使電機(jī)飽和效應(yīng)明顯時(shí)，也具有很強(qiáng)的魯棒性和可靠的辨識(shí)性能。但永磁體極性辨識(shí)需要一個(gè)單獨(dú)的過(guò)程，即當(dāng)進(jìn)行磁極檢測(cè)時(shí)，需要停止轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，這將增大轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)時(shí)間。此外，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子位置總是在變化

0 11cos 2sinsin 2sincd cc d qcq cc d qV L Li tL LV Li tL L 0和 L1分別為交、直軸電感的平均值(Ld+Lq)/2 和半差值(Lq-Ld)/2相對(duì)于實(shí)際轉(zhuǎn)子 d 軸位置的偏差角。由式(1.2)可知，轉(zhuǎn)子位置的形式出現(xiàn)在高頻響應(yīng)電流中的，并且當(dāng)偏差角 Δθ 趨近于零時(shí)因此，常采用 PLL 來(lái)不斷調(diào)整假定轉(zhuǎn)子位置角 r使響應(yīng)電流 qi得到了轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)值。整個(gè)過(guò)程如圖 1.3 所示，其中 T( 相定子電流從三相靜止 ABC 坐標(biāo)系變換至兩相假定 d q 坐標(biāo)波器。ABCidqI q rPLLqI dqi

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王麗梅;郭慶鼎;;基于多重凸極跟蹤的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2007年24期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王子輝;永磁同步電機(jī)全速度范圍無(wú)位置傳感器控制策略研究[D];浙江大學(xué);2012年

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張耀中;永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2796482