嵌入式永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制研究.pdf

1、風(fēng)機(jī)水泵作為一種通用機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，能源消耗量巨大。此類(lèi)系統(tǒng)輸出功率隨轉(zhuǎn)速升高而增大，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)，將有效降低系統(tǒng)能量消耗。而傳統(tǒng)異步機(jī)受自身結(jié)構(gòu)的限制，當(dāng)應(yīng)用在變頻調(diào)速場(chǎng)合，存在功率因數(shù)低，轉(zhuǎn)子損耗大的問(wèn)題。永磁同步電機(jī)(PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM)具有功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，變頻運(yùn)行高效區(qū)間范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在諸多應(yīng)用場(chǎng)合是感應(yīng)電機(jī)良好的替代選擇。PMSM矢量控

2、制需要位置傳感器不斷地提供連續(xù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，常用的位置傳感器因其高成本、低環(huán)境適應(yīng)能力等缺點(diǎn)，極大地限制了永磁同步電機(jī)在風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用，因此研究永磁同步電機(jī)的無(wú)傳感器控制技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。嵌入式永磁同步電機(jī)(InteriorPMSM，IPMSM)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特殊，與常見(jiàn)的面貼式永磁同步電機(jī)(SPMSM)相比，數(shù)學(xué)模型更復(fù)雜，針對(duì)SPMSM提出的許多有效的轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)算法，往往不能直接應(yīng)用于IPMSM轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)，IPMSM轉(zhuǎn)子位

3、置觀測(cè)還有許多問(wèn)題需要解決。
　　 本文在廣泛閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)比了不同的轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)算法，結(jié)合控制對(duì)象特點(diǎn)，選擇基于磁鏈觀測(cè)的無(wú)位置控制算法作為研究方向。接著，從物理模型出發(fā)，對(duì)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的IPMSM數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)，為后續(xù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，介紹了PMSM矢量控制原理與特點(diǎn)，詳細(xì)分析了采用電壓源型逆變器供電的PMSM電流環(huán)控制模型和基于振蕩指標(biāo)法的PI控制器參數(shù)整定方法，推導(dǎo)了PI

4、控制器比例系統(tǒng)與積分時(shí)間常數(shù)與電機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系;采用同樣的方法，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)速環(huán)PI控制器的參數(shù)表達(dá)式，給出了PI控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。然后，建立了仿真模型，進(jìn)行了矢量控制仿真，驗(yàn)證了參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性和矢量控制方法的優(yōu)越性。在第4章，完整說(shuō)明了本文采用的IPMSM轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)算法。本文從同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的電機(jī)模型出發(fā)，推導(dǎo)了IPMSM和SPMSM通用的轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算方法，對(duì)于兩種不同結(jié)構(gòu)的電機(jī)可采用相同的表達(dá)式，并針對(duì)非理想積分器的特性提出了