永磁同步電機無位置和速度傳感器控制研究.pdf

1、永磁同步電機結構簡單、功率密度高、效率高、可靠性強，應用極為廣泛。為了實現高性能的矢量控制，需要檢測轉子位置和轉速。如果利用安裝機械傳感器的方法，會存在系統(tǒng)成本高體積大，復雜性高、魯棒性差，不適應環(huán)境變化等諸多問題。因此永磁同步電機無位置和速度傳感器控制技術成為目前國內外學者研究的熱點之一。
　　本文介紹了三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系、同步坐標系三種重要坐標系，并給出了三個坐標系之間的轉換關系。在α-β坐標系和d-q坐標系下分別

2、建立了永磁同步電機數學的模型。分析指出傳統(tǒng)的基于狀態(tài)估計的反電動勢觀測器的幅頻特性相當于一階低通濾波器，反電動勢估計值天然存在相位差。針對此問題進行了改進，改進后的觀測器得到的估計反電動勢在帶寬內與真實反電動勢之間無相位差。
　　分析了二階廣義積分器-鎖頻環(huán)的原理特性，給出了其幅頻特性曲線，指出其在頻率諧振點具有帶通特性，且無相位偏移。分析了雙二階廣義積分器-鎖頻環(huán)的頻率響應特性，指出該結構可消除2倍頻干擾，同時提高一倍的頻率響應

3、速度。研究了級聯二階廣義積分器結構，指出該結構可增強對低次諧波的濾波效果。設計了復合二階廣義積分器-鎖頻環(huán)方法，提出基于復合二階廣義積分器-鎖頻環(huán)方法的轉子位置和轉速估計方法。
　　比較了二階廣義積分器和降階諧振調節(jié)器對正負角頻率信號的頻率響應，指出二階廣義積分器為二階環(huán)節(jié)，不能分辨正負角頻率，而降階諧振調節(jié)器為一階環(huán)節(jié)，可以分辨正負角頻率，并給出了利用信號的正交性實現降階諧振調節(jié)器的方法。針對永磁同步電機反電動勢含有較低次諧波的

4、問題，設計交叉反饋網絡，對指定諧波進行消除。提出了基于降階諧振調節(jié)器的轉子位置和轉速估計方法。
　　分析了表貼式永磁同步電機的磁飽和凸極性原理。對脈振高頻電壓注入法的原理進行闡述，利用二階廣義積分器替代傳統(tǒng)方法中使用的帶通濾波器，解決了使用帶通濾波器帶來的幅值衰減和相位偏移問題，避免了可能的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，實現了對轉子位置和轉速的預估計。采用比較響應電流峰值大小的方法對預估計的轉子位置進行NS磁極修正，能夠準確估計出轉子實際位置。