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永磁同步電機(jī)脈振高頻信號(hào)注入無(wú)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(wú)E+E位置傳感器技術(shù)研究
為克服這些弊端，無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)E+E位置傳感器控制的首要問(wèn)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(guò)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wèn)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(wú)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(guò)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(wú)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。