基于高频信号注入的无传感IPMSM驱动控制系统研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sun4679
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内嵌式永磁同步电动机具有高功率密度、高效率、宽调速范围、高可靠性、低损耗等特点,在数控机床、工业机器人、航空航天设备、家用电器等领域得到广泛应用。现阶段的永磁同步电机变频调速系统大多采用高性能的自控式运行方式,通过与转子同轴安装的机械位置传感器检测电机转子位置。但机械位置传感器在提供转子磁极位置信息的同时,不可避免的会带来可靠性差、安装复杂、应用范围受限等一系列的问题。本文研究无传感内嵌式永磁同步电动机驱动控制系统,着重探讨在低速及零速条件下应用高频信号注入检测转子磁极位置的方法。  研究高频旋转电压注入法检测内嵌式永磁同步电机转子位置的基本原理,建立高频旋转电压信号注入下的内嵌式永磁同步电机数学模型。推导包含转子位置信息的高频响应电流表达式,设计带通滤波器和同步参考轴系滤波器,分离并提取出转子位置载波电流信号;采用位置跟踪观测器估算得到电机转子位置;对影响转子位置估算效果的误差源进行分析,并根据系统特性提出相应的解决方案。  针对同步旋转坐标系下内嵌式永磁同步电机直轴电感的饱和特性,建立直轴饱和电感模型;采用泰勒级数展开的方法,推导考虑磁饱和效应时的高频响应电流表达式,由高频响应电流一次和二次分量提取出包含磁极极性的转子初始位置。分析和研究内嵌式永磁同步电机的最大转矩/电流比控制策略,并设计基于高频电压信号注入的无传感内嵌式永磁同步电机驱动控制系统;在Ansoft/Simplore软件环境下搭建系统仿真模型,进行仿真验证。  建立包含多重凸极的内嵌式永磁同步电机数学模型,着重分析饱和性凸极对转子位置估算的影响;研究饱和性凸极对应位置载波电流的离线测量方法,并采用查表法对饱和性凸极引起的转子位置估算误差进行实时补偿。  搭建无传感内嵌式永磁同步电机驱动控制系统硬件平台,并用C语言编写相应软件程序代码;在一台四极内嵌式永磁同步电机上进行实验验证。
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