基于高頻方波電壓注入法的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的研究.pdf

1、在眾多無(wú)位置傳感器控制技術(shù)當(dāng)中，高頻信號(hào)注入法以其可以在低速、甚至零速時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)等特點(diǎn)而成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的高頻信號(hào)注入法是在基波電壓的基礎(chǔ)上注入高頻正弦電壓信號(hào)，通過(guò)對(duì)高頻電流響應(yīng)進(jìn)行處理，得到轉(zhuǎn)子位置信息，其中為了從電流響應(yīng)中提取出有用的轉(zhuǎn)子位置信息，將不可避免的用到濾波器，如帶通濾波器、低通濾波器。但是，濾波器的存在會(huì)限制控制系統(tǒng)的帶寬，進(jìn)而影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，這樣使其在一些需要高動(dòng)態(tài)性能場(chǎng)合的應(yīng)用受到了限制，所以近年

2、來(lái)一些改進(jìn)的高頻信號(hào)注入法被提出。本文圍繞高頻脈動(dòng)方波電壓注入法和高頻旋轉(zhuǎn)方波電壓注入法這兩種改進(jìn)的高頻信號(hào)注入法進(jìn)行研究，分析了它們存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。
　　高頻脈動(dòng)方波電壓注入法是在估計(jì)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的d軸注入開(kāi)關(guān)頻率的方波電壓，通過(guò)對(duì)所產(chǎn)生的q軸載波電流進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的估計(jì)。由于注入信號(hào)頻率的提高，并采用了特殊的信號(hào)處理方法，所以可以顯著提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。本文分析了已有方案存在的不足，探

3、討了電機(jī)參數(shù)失配對(duì)高頻脈動(dòng)方波電壓注入法轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)的影響，并在此基礎(chǔ)上提出了幾種改進(jìn)措施，并建立了仿真模型對(duì)其進(jìn)行了一系列仿真研究。結(jié)果表明:采用改進(jìn)負(fù)載電流估算方法的高頻脈動(dòng)方波電壓注入法在電機(jī)參數(shù)匹配時(shí)，工作良好，但是當(dāng)電機(jī)參數(shù)失配時(shí)性能會(huì)明顯惡化，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)甚至無(wú)法正常工作;采用改進(jìn)的位置和轉(zhuǎn)速觀測(cè)器結(jié)合改進(jìn)的負(fù)載電流估算方法能夠在電機(jī)參數(shù)失配的情況下在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確快速的位置和轉(zhuǎn)速估計(jì);使用帶通濾波器的改進(jìn)方案由于

4、帶通濾波器的存在，會(huì)使系統(tǒng)帶寬受到一定限制，但是仍然明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的高頻脈動(dòng)正弦電壓注入法，并且其對(duì)電機(jī)參數(shù)變化具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。
　　高頻旋轉(zhuǎn)方波電壓注入法是在一個(gè)信號(hào)注入周期內(nèi)，每隔1/3個(gè)周期依次在三相靜止坐標(biāo)系的a、b、c軸注入一個(gè)電壓脈沖，然后在兩相靜止坐標(biāo)系下對(duì)采樣時(shí)刻的電壓電流值進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的估計(jì)。本文分析了高頻旋轉(zhuǎn)方波電壓注入法的工作原理，并對(duì)其轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速觀測(cè)器進(jìn)行了分析與改進(jìn)，然后，