發(fā)布時間：2020-08-18 16:50

【摘要】：永磁同步電機無位置傳感器控制技術(shù)因其能有效地避免機械式編碼器帶來的系統(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。目前通過檢測電機反電動勢來實現(xiàn)永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測的中高速方法已經(jīng)較為成熟,且在實際應(yīng)用中得到了較好的實驗效果;而在電機低速控制方面,由于電機本身存在著參數(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等負面因素使轉(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)致電機低速重載啟動能力差、動態(tài)響應(yīng)速度慢以及系統(tǒng)穩(wěn)定性能差等缺陷。因此,本文的重點是改善永磁同步電機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)脈動高頻信號注入法的基礎(chǔ)上,通過改變脈動高頻電壓的形式和注入方向,提出了脈動復(fù)合高頻信號注入法和脈動-旋轉(zhuǎn)復(fù)合高頻信號注入兩種新型的高頻信號注入方案。通過同時解調(diào)和處理d-q軸電流分量,可直接計算出轉(zhuǎn)子的位置信息,不僅取消了具有潛在收斂失敗風(fēng)險的位置跟蹤觀測器,增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,也在很大程度上降低了由系統(tǒng)延時和電機的交叉耦合效應(yīng)帶來的轉(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)電機固有的飽和效應(yīng),提出了基于單高頻正弦信號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法,實現(xiàn)了快速、簡單的永磁體極性辨識。為了進一步提高轉(zhuǎn)子位置估計精度,增強系統(tǒng)的控制性能,在考慮系統(tǒng)延時,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面因素的情況下,提出了一種旋轉(zhuǎn)復(fù)合高頻信號注入方案。通過適當(dāng)?shù)靥崛『徒庹{(diào)反饋的高頻響應(yīng)電流,可得到四個與轉(zhuǎn)子位置信息相關(guān)的線性無關(guān)方程;再通過求解這四個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試矢量相結(jié)合的瞬態(tài)電流檢測方案。通過在基波電壓矢量基礎(chǔ)上再插入額外的測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)更新機制,利用四矢量SVPWM(FSVPWM)合成的實施策略實現(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)電流檢測法的轉(zhuǎn)速適用范圍。實際的物理系統(tǒng)實驗驗證了所提出的無位置傳感器控制方法的有效性和可行性,本文方法已經(jīng)成功用到了實際的空調(diào)壓縮機、液壓機以及紡織機等工業(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM341;TP212
【圖文】：

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

圖1.2 永磁同步電機磁鏈與勵磁電流的關(guān)系最簡單的短脈沖注入法[65]是雙向電壓脈沖注入，一個電壓脈沖施加在永磁體磁極的正向，通過增加定子鐵芯的磁化強度減小d軸電感值；另一個相同幅值和作用時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度來增加d軸電感值。再通過采用并比較兩個方向上的定子響應(yīng)電流幅值大小就可簡單地、準(zhǔn)確地辨識出電機磁極極性。盡管這種短脈沖注入法具有簡單的原理且易于操作，當(dāng)電壓脈沖矢量的持續(xù)時間使電機飽和效應(yīng)明顯時，也具有很強的魯棒性和可靠的辨識性能。但永磁體極性辨識需要一個單獨的過程，即當(dāng)進行磁極檢測時，需要停止轉(zhuǎn)子位置檢測，這將增大轉(zhuǎn)子位置檢測時間。此外，當(dāng)電機轉(zhuǎn)子處于運動狀態(tài)時，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相對于實際轉(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 趨近于零時因此，常采用 PLL 來不斷調(diào)整假定轉(zhuǎn)子位置角 r使響應(yīng)電流 qi得到了轉(zhuǎn)子位置的估計值。整個過程如圖 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】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 黃雷;趙光宙;年珩;;基于擴展反電勢估算的內(nèi)插式永磁同步電動機無傳感器控制[J];中國電機工程學(xué)報;2007年09期

3 劉毅,賀益康,秦峰,賈洪平;基于轉(zhuǎn)子凸極跟蹤的無位置傳感器永磁同步電機矢量控制研究[J];中國電機工程學(xué)報;2005年17期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張耀中;永磁同步電機無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：2796482