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永磁同步電機(jī)脈振高頻信號(hào)注入無E+E位置傳感器技術(shù)研究
永磁同步電機(jī)因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高和效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。在永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速信息*，常用同軸安裝的機(jī)械式E+E位置傳感器直接測(cè)量；然而，機(jī)械式E+E位置傳感器會(huì)增加系統(tǒng)的體積和成本，并限制該系統(tǒng)在一些高溫、強(qiáng)腐蝕性場(chǎng)合的運(yùn)用。

永磁同步電機(jī)脈振高頻信號(hào)注入無E+E位置傳感器技術(shù)研究
為克服這些弊端，無E+E位置傳感器技術(shù)被提出并受廣泛關(guān)注，成為了當(dāng)前電氣傳動(dòng)領(lǐng)域zui為活躍的研究方向之一。 本文對(duì)永磁同步電機(jī)無E+E位置傳感器控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，研究表明，實(shí)現(xiàn)電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速估計(jì)的難度較大。因此，本文緊緊圍繞表貼式永磁同步電機(jī)的零速和低速時(shí)無E+E位置傳感器控制，采用脈振高頻信號(hào)注入法進(jìn)行了深入的研究。 首先分析了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、數(shù)學(xué)方程和矢量控制策略，對(duì)有E+E位置傳感器下轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)分析。進(jìn)而，采用無E+E位置傳感器技術(shù)，針對(duì)零速和低速時(shí)控制，分析了三種傳統(tǒng)高頻信號(hào)注入法無E+E位置傳感器的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，它們分別是旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法、旋轉(zhuǎn)高頻電流注入法和脈振高頻電壓注入法。而本文以表貼式永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象，前兩種方法要求電機(jī)具有明顯的結(jié)構(gòu)凸極性，只有zui后一種方法能夠用于無結(jié)構(gòu)凸極性的表貼式永磁同步電機(jī)。 實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)無E+E位置傳感器控制的首要問題是轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)，本文提出了一種表貼式永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)的新方法。它是基于定子電感非線性飽和特性，在估計(jì)的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直軸上注入高頻電壓信號(hào)，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)子位置初次估計(jì)值，再利用不同磁極下直軸等效電路時(shí)間常數(shù)不同的特性，判斷出估計(jì)直軸正方向，結(jié)合初次估計(jì)值，得到正確的初始位置信息。該方法在任意初始位置情況下能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出轉(zhuǎn)子初始位置，而且系統(tǒng)無需改變或添加硬件電路。 檢測(cè)到轉(zhuǎn)子初始位置后，需要進(jìn)行零速和低速時(shí)無E+E位置傳感器控制。在對(duì)傳統(tǒng)脈振高頻電壓注入法進(jìn)行了深入分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新型脈振高頻電壓注入無傳感器零速和低速的控制方法及位置估計(jì)誤差補(bǔ)償策略。首先，在建立電機(jī)高頻模型時(shí)考慮了定子相繞組電阻的影響，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速估計(jì)系統(tǒng)，并提出了一種新的調(diào)制信號(hào)形式，克服了不同參數(shù)下電機(jī)高頻阻抗變化可能導(dǎo)致位置估計(jì)系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)起動(dòng)和低速時(shí)無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)可靠運(yùn)行；其次，針對(duì)隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值與實(shí)際值之間的誤差會(huì)逐漸變大的問題，分析了電壓方程中的反電動(dòng)勢(shì)和交叉耦合項(xiàng)的影響，提出了一種估計(jì)誤差補(bǔ)償策略，加入補(bǔ)償后能夠改善位置估計(jì)值對(duì)實(shí)際值的跟蹤精度。 在研究了脈振高頻電壓注入法的基礎(chǔ)上，提出了一種新型脈振高頻電流注入的低速無E+E位置傳感器控制方法。該方法是在估計(jì)的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直軸上持續(xù)注入高頻電流信號(hào)，通過檢測(cè)電流環(huán)調(diào)節(jié)器輸出的交軸電壓，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，從中提取出與轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差的信息，對(duì)此誤差量進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以獲得轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速的估計(jì)值。

永磁同步電機(jī)脈振高頻信號(hào)注入無E+E位置傳感器技術(shù)研究
該方法相較于傳統(tǒng)脈振高頻電壓注入法，優(yōu)點(diǎn)在于不僅省去了電流反饋時(shí)所必須的的兩個(gè)低通濾波器，系統(tǒng)構(gòu)成更簡(jiǎn)單；而且，估計(jì)系統(tǒng)不會(huì)受到電機(jī)定子繞組電阻和電感參數(shù)變化影響，穩(wěn)定性更強(qiáng)。 zui后，設(shè)計(jì)了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)，對(duì)本文所提方法的理論分析和仿真研究進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。