永磁同步電機無傳感器控制技術(shù)

1、1哈爾濱工業(yè)大學(xué)，電氣工程系DepartmentofElectricalEngineeringHarbinInstituteofTechnology電力電子與電力傳動專題課電力電子與電力傳動專題課報告報告報告題目:永磁同步電機無傳感器控制技術(shù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系姓名：沈召源學(xué)號：14S0060402016年1月11.1研究背景研究背景永磁同步電機具有體積小、慣量小、重量輕等優(yōu)點，在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。目前在永磁同步電機的各種控制

2、算法中，使用最多的是矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，而這兩種控制方式都需要轉(zhuǎn)子位置，但轉(zhuǎn)子位置傳感器的采用限制了系統(tǒng)使用范圍。永磁同步電機控制系統(tǒng)大多采用測速發(fā)電機或光電碼盤等傳感器檢測速度和位置的反饋量，這不但提高了驅(qū)動裝置的造價，而且增加了電機與控制系統(tǒng)之間的連接線路和接口電路，使系統(tǒng)易于受環(huán)境干擾、可靠性降低。由于永磁同步電機無傳感器控制系統(tǒng)具有控制精度高、安裝、維護方便、可靠性強等一系列優(yōu)點，成為近年來研究的一個熱點。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)

3、狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀無傳感器永磁同步電機是在電機轉(zhuǎn)子和機座不安裝電磁或光電傳感器的情況下，利用電機繞組中的有關(guān)電信號，通過直接計算、參數(shù)辨識、狀態(tài)估計、間接測量等手段，從定子邊較易測量的量如定子電壓、定子電流中提取出與速度、位置有關(guān)的量，利用這些檢測到的量和電機的數(shù)學(xué)模型推測出電機轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，取代機械傳感器，實現(xiàn)電機閉環(huán)控制。最早出現(xiàn)的無機械傳感器控制方法可統(tǒng)稱為波形檢測法。由于同步電機是一個多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，所要解決的問題

4、是采用何種方法獲取轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角。目前適合永磁同步電機的最主要的無速度傳感器的控制策略主要有以下幾種(1)利用定子端電壓和電流直接計算出θ和ω。該方法的基本思想是基于場旋轉(zhuǎn)理論，即在電機穩(wěn)態(tài)運行時，定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)，且兩磁鏈之間的夾角相差一個功角δ，該方法適用于凸極式和表面式永磁同步電機。該方法計算方法簡單，動態(tài)響應(yīng)快，但對電機參數(shù)的準確性要求比較高，應(yīng)用這種方法時需要結(jié)合電機參數(shù)的在線辨識。(2)模型參考自適應(yīng)(MRAS)方法。

5、該方法的主要思想是先假設(shè)轉(zhuǎn)子所在位置，利用電機模型計算出該假設(shè)位置電機的電壓和電流值，并通過與實測的電壓、電流比較得出兩者的差值，該差值正比于假設(shè)位置與實際位置之間的角度差。當(dāng)該值減小為零時，則可認為此時假設(shè)位置為真實位置。采用這種方法，位置精度與模型的選取有關(guān)。該方法應(yīng)用于PMSM時有一些新的需要解決的問題。(3)觀測器基礎(chǔ)上的估計方法。觀測器的實質(zhì)是狀態(tài)重構(gòu)，其原理是重新構(gòu)造一個系統(tǒng)，利用原系統(tǒng)中可直接測量的變量，如輸出矢量和輸入矢