高頻注入法永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法研究.pdf

1、在永磁同步電機控制系統(tǒng)中，由于機械式傳感器的安裝帶來了系統(tǒng)成本增加、體積大、可靠性降低、易受工作環(huán)境影響等缺陷，近年來各國學(xué)者開始致力于無位置傳感器控制系統(tǒng)的研究。在眾多無位置傳感器控制技術(shù)當中，高頻信號注入法以其突出的優(yōu)點而成為當前的研究熱點，因此本文對基于高頻電壓注入法檢測轉(zhuǎn)子位置進行了研究。
　　 首先，本文闡述了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法和脈動高頻電壓信號注入法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測的原理，對相關(guān)的高頻電流響應(yīng)公式進行了進一步必要

2、的推導(dǎo)與整理。高頻電壓信號注入法適用于具有一定凸極率的電機。這種方法是一種在基波激勵上疊加一個三相平衡的高頻電壓或在估計轉(zhuǎn)子直軸上疊加一個正弦（余弦）高頻電壓激勵信號，然后檢測對應(yīng)的高頻電流響應(yīng)并通過特定的信號處理獲取轉(zhuǎn)子位置信息的新穎的無位置傳感器技術(shù)。
　　 其次，應(yīng)用MATLAB分別構(gòu)建了基于旋轉(zhuǎn)、脈動高頻電壓信號注入法的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)并進行了靜動態(tài)跟蹤性能分析。首先，對永磁同步電機定子電壓方程中的交叉耦合項進行

3、了前饋補償；采用左半平面零極點相消的方法設(shè)計了電流及轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)；采用反演算法對轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器進行了退飽和設(shè)計。其次，對位置跟蹤觀測器的參數(shù)進行了設(shè)計。在基于旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置估計值直接與實測值進行外差計算得到轉(zhuǎn)子位置誤差信息作為位置跟蹤觀測器的輸入信號，位置跟蹤觀測器的參數(shù)設(shè)計相對較簡單，應(yīng)用零極點配置的方法對旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法下的位置跟蹤觀測器的參數(shù)進行了設(shè)計及調(diào)試。仿真結(jié)果表明，基于旋轉(zhuǎn)、脈動高頻

4、電壓信號注入法的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測，具有較高的靜動態(tài)跟蹤精度。
　　 最后，探討了旋轉(zhuǎn)、脈動高頻電壓信號注入法下定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算影響的問題。從構(gòu)建高頻激勵下永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的動態(tài)方程入手，得到穩(wěn)態(tài)時的高頻電流響應(yīng)表達式，經(jīng)過詳細的公式推導(dǎo)及理論分析，得到的結(jié)論是：旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入時定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算有影響；而脈動高頻電壓注入時定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算的影響取決于信號提取方式，當僅用高頻正序或

5、高頻負序?qū)Ω哳l電流進行提取時會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置估算誤差，而同時進行高頻正、負序提取時則不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置估算誤差。針對旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法定子電阻引起的轉(zhuǎn)子位置估算誤差，給出了位置估算誤差的補償公式，指出旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入時忽略定子電阻是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置估算誤差的又一來源。針對脈動高頻電壓注入法從兩個不同的角度進行了理論分析，討論了在不同的信號提取方法下所得到的轉(zhuǎn)子位置誤差信號形式，清楚地揭示了脈動高頻電壓注入時定子電阻對轉(zhuǎn)子位置估算產(chǎn)生影響的內(nèi)在機