【摘要】：永磁同步電機因高效率和高功率密度等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。無位置傳感器驅(qū)動技術(shù)可以降低系統(tǒng)的成本并提高可靠性,成為了目前的研究熱點,該技術(shù)能在零低速和中高速獲取轉(zhuǎn)子的位置信息。然而,零低速的位置估計策略存在著高頻噪音污染、依賴數(shù)字濾波器以及精度低等問題;中高速的位置估計方案則易受逆變器非線性和空間諧波的干擾。因此,針對傳統(tǒng)方法存在的問題,本文對相應(yīng)的解決方案進行研究。首先,研究基于低頻脈沖電壓注入的低噪音零低速轉(zhuǎn)子位置估計策略。通過分離控制周期和注入周期,并降低注入信號的頻率,以解決高頻噪音污染的問題。為提升位置觀測的精度,提出基于空間傅里葉級數(shù)的矢量觀測器,并分析估計誤差對觀測器的影響。采用了陷波濾波器的諧波消除方案,提升轉(zhuǎn)子位置估計的精度,從而在降低噪音污染的同時,也能保證位置估計的準(zhǔn)確性。然后,為了提升零低速下的系統(tǒng)穩(wěn)定性和位置估計精度,研究一種基于靜止軸系正交方波電壓注入的無位置傳感器控制方案。正交方波電壓在靜止軸系下注入,因此不需要估計旋轉(zhuǎn)軸系信息,保證了位置收斂的準(zhǔn)確性。信號處理過程以離散序列的形式建立,通過簡單的加減運算,位置信號即可從高頻電流中被提取,無需使用低通濾波器。同時考慮并消除高通濾波器和系統(tǒng)延遲產(chǎn)生的負(fù)面影響,進一步提高了電機在零低速下的無傳感器控制的位置估計精度。在零低速位置估計策略的研究基礎(chǔ)上,提出一種基于交叉解耦復(fù)數(shù)濾波的中高速位置估計方法。中高速運行時的轉(zhuǎn)子位置可以通過滑模觀測器估計的反電勢得到。同時分析逆變器非線性和空間諧波對位置估計精度的影響,提出基于交叉解耦復(fù)數(shù)濾波的位置觀測方案,并設(shè)計頻率自適應(yīng)環(huán)節(jié),實現(xiàn)諧波的動態(tài)消除,提高了電機中高速運行時的位置估計精度和控制性能。為實現(xiàn)永磁同步電機全速域無位置傳感器運行,結(jié)合零低速和中高速的位置估計方案,設(shè)計切換過程,實現(xiàn)兩種方案的平滑切換。最后,在理論分析的基礎(chǔ)上,通過Matlab/Simulink和2.2k W永磁電機對拖平臺對提出的方法分別進行了仿真和實驗驗證。結(jié)果表明,本文提出的位置估計策略能較好的實現(xiàn)既定的目標(biāo),提升了永磁電機無傳感器驅(qū)動系統(tǒng)的性能。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻】

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本文編號：2643642