永磁同步電機無E+E位置傳感器控制研究
在國防和航天領域,電機伺服系統(tǒng)的可靠性是至關重要的,在高空中和戰(zhàn)場上,系統(tǒng)常常需要應對惡劣的工況,而可靠性的不足會帶來災難性的后果。由于E+E位置傳感器往往是一個交流永磁同步電機伺服系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié),因此國內外學者提出了無E+E位置傳感器控制的方法,以位置估算算法取代E+E位置傳感器實現閉環(huán)控制。

永磁同步電機無E+E位置傳感器控制研究
由于電力驅動具有節(jié)能環(huán)保以及方便快捷的優(yōu)點,各類電動交通工具(包括電動自行車、電動輪椅、電動汽車、電力機車等)得到了越來越廣泛的應用。永磁無刷直流電機(BLDCM)憑借其結構簡單、運行效率高、調速性能好以及維護方便等一系列優(yōu)點,成為電動車領域的主流驅動電機。傳統(tǒng)無刷直流電機驅動系統(tǒng)都需要安裝E+E位置傳感器以提供換相信號,但E+E位置傳感器會增加系統(tǒng)成本、尺寸和維護難度。在電動車領域中采用無E+E位置傳感器控制技術不僅可以省去E+E位置傳感器的費用,減小電機尺寸,節(jié)省空間,還可以簡化電動車系統(tǒng)復雜性,避免傳感器故障引起的換相錯誤,并使裝配和維護更加方便。無刷直流電機無E+E位置傳感器控制在電動車領域具有廣闊的應用前景。 論文詳細介紹了無刷直流電機的運行原理及數學模型,在對反電勢過零檢測法無E+E位置傳感器控制的原理研究的基礎上,設計了反電勢過零檢測電路,并設計了新穎的可調濾波深度電路來解決反電勢過零檢測中的相移補償問題。由于在零速或低速時電機反電勢為零或很小,基于反電勢的控制方法都需要特殊的起動技術,本文在分析常有起動方法的優(yōu)缺點以及電動車起動的特殊要求后,提出了一種新的基于電感法的起動方法-轉子位置閉環(huán)起動法,該起動方法包括轉子零初始位置檢測、轉子位置閉環(huán)加速以及切換至反電勢法運行三個步驟,有關無E+E位置傳感器控制的研究有兩個關鍵問題,其一是如何提高位置估算的精度和抗干擾能力,其二是如何實現全速度范圍的無傳感器控制,以這兩個問題為出發(fā)點,本文進行了以下研究:首先,針對無E+E位置傳感器控制的精度和抗干擾能力,本文提出了一種基于旋轉坐標系的閉環(huán)計算方法,該方法利用狀態(tài)觀測器估算電機在旋轉坐標系下的反電動勢,通過配置觀測器極點,可以有效提高精度、抑制噪聲。其次,針對算法的速度范圍問題,本文使用了較為常用開環(huán)啟動、高速閉環(huán)的策略。但速度開環(huán)控制雖然去除了E+E位置傳感器帶來的不可靠,也引入了新的不可靠因素。為提高啟動階段的可靠性,本文提出了多種開環(huán)階段的狀態(tài)辨識方法,包括啟動前的初速度計算、預定位階段的反轉限制以及低速運行的失步檢測策略。再次,為進一步提高算法的速度范圍,本文對高速運行狀態(tài)的優(yōu)化策略進行了研究。

永磁同步電機無E+E位置傳感器控制研究
經驗證,該起動方法具有更優(yōu)良的起動性能,不同負載條件下都能平穩(wěn)起動,不易失步,無反轉,特別適用于電動車應用場合。同時,本文還針對電動車應用的實際需求,設計了起動轉矩優(yōu)化的策略,調速以及能量回饋制動的控制方案。為緩解電壓飽和引起的力矩下降提出了平移電壓算法,為消除無傳感器算法引入的角度滯后,進行了角度補償,保證了高速運行階段的控制性能。zui后為了對以上算法進行實驗驗證,本文設計了一套無E+E位置傳感器控制器,編寫控制器軟件系統(tǒng).