基于复合转速估计的永磁同步电机容错控制策略研究

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永磁同步电机广泛应用于生活中的各个领域,在采用矢量控制的驱动控制系统中多使用位置传感器定向转子磁场位置、计算转速。但由于安装、环境等各方面因素的影响导致的位置传感器故障,会造成系统停机等严重后果,在某些应用领域需要使用位置传感器容错控制对故障进行处理。因此,研究永磁同步电机驱动系统位置传感器的容错控制具有重要意义。  在位置传感器故障的容错控制领域,无位置传感器算法等软件容错方法是当前的研究热点,本文针对位置传感器断路、码道故障,在永磁同步电机矢量控制的基础上,重点研究了无位置传感器转子位置估计算法、基于限幅值滤波器的码道故障容错方法以及基于后验概率的断路故障的容错方法。主要研究内容在于:  1.研究永磁同步电机的数学模型,以及矢量控制算法,且通过仿真分析不同位置传感器故障类型对系统的影响。  2.针对各无位置传感器转子位置估计算法难以在全速段准确辨识转速的问题,采用将模型参考自适应法(MRAS)法和高频注入法相结合的方法,通过量化两种算法在全速段的估计准确度,将其分别用作高速段和低速段的转子位置估计,仿真结果表明这种方法达到了在全速段实现转子位置准确估计的效果。  3.位置传感器断路故障后,反馈转速由位置传感器采集位置所得转速开关切换至估计转速时,会造成系统振荡甚至发散。本文研究了一种基于后验概率复合转速的断路故障容错控制方法,并针对该方法中先验概率值,提出了一种基于极大似然投票的计算方法,通过仿真与实验表明,该断路故障容错控制方法能有效抑制开关切换造成的系统振荡,使系统在故障点的过渡更平稳。  4.针对位置传感器码道故障的容错控制策略的设计,本文采用限幅值滤波器过滤数据坏点,消除码道故障引起的系统波动。并提出了一种最大限幅周期值的整定方法,以最大限幅周期值为阀值,进行故障类型判断,以此设计了综合容错控制策略,最终通过仿真与实验验证了该综合容错控制方法对位置传感器多类故障的检测与容错的可行性与有效性。  基于simulink仿真与1.1kW内埋式永磁同步电机实验,验证了本文的容错控制策略能够正确检测出位置传感器断路及码道故障,有效抑制码道故障造成的系统波动,在断路故障后亦能够继续稳定运行,且故障前后过渡平稳。
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