永磁同步電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)具有體積小、重量輕、功率密度高、功率因數(shù)高、效率高、高轉(zhuǎn)矩/慣量比、可靠性高、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但傳統(tǒng)的PMSM中安裝位置傳感器會(huì)帶來安裝困難、使用環(huán)境受限等一系列問題，因而無位置傳感器控制技術(shù)順勢(shì)而生，促進(jìn)PMSM更為廣泛應(yīng)用，具有十分重要的意義。本課題源自PMSM在風(fēng)機(jī)水泵中的應(yīng)用，當(dāng)今社會(huì)風(fēng)機(jī)水泵類電機(jī)在國(guó)民生活各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，使用無位置傳感器PMSM具有高效節(jié)能、高性能、成本低、可靠性高等

2、優(yōu)點(diǎn)。
　　本文首先研讀了國(guó)內(nèi)外關(guān)于PMSM無位置傳感器控制技術(shù)的大量文獻(xiàn)，總結(jié)概述了PMSM無位置傳感器控制技術(shù)的研究意義、研究現(xiàn)狀和研究方法，選擇具有較強(qiáng)魯棒牲、較好穩(wěn)定性的滑模變結(jié)構(gòu)控制作為本文無位置傳感器矢量控制技術(shù)的研究核心。通過坐標(biāo)變換，建立PMSM在由0坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，明確采用id=0控制的PMSM矢量控制系統(tǒng)需要重點(diǎn)研究解決的問題。其中對(duì)于矢量控制中的SVPWM內(nèi)容，重點(diǎn)分析論證了基于改進(jìn)Clark逆變換三相電

3、壓值符號(hào)判定的T1、T2的簡(jiǎn)化算法，該法根據(jù)改進(jìn)Clark逆變換三相定子電壓值符號(hào)就可判定電壓矢量所在扇區(qū)，并給出其所在扇區(qū)兩側(cè)相鄰基本電壓矢量作用時(shí)間T1、T2與此刻某兩相電壓值的正比例關(guān)系。
　　接著重點(diǎn)研究獲取PMSM轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的無位置傳感器控制技術(shù):首先研究了PMSM中高速運(yùn)行段的滑模變結(jié)構(gòu)控制。根據(jù)PMSM在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型建立PMSM滑模觀測(cè)器，定義估算電流和實(shí)際電流誤差為切換面，使用具有抑制抖動(dòng)作用的飽和

4、函數(shù)作為控制函數(shù)，采用一階低通濾波器對(duì)控制函數(shù)濾波提取出反電動(dòng)勢(shì)估算信號(hào)，然后把控制函數(shù)和反電勢(shì)估算信號(hào)一同反饋到滑模觀測(cè)器，構(gòu)成完整的PMSM滑模變結(jié)構(gòu)控制。然后依據(jù)滑?？刂评碚摚撟C給出所建立的滑模變結(jié)構(gòu)控制的存在性、可達(dá)性、穩(wěn)定性條件。再對(duì)反電動(dòng)勢(shì)估算信號(hào)進(jìn)行二次濾波得到最終的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，用于求解轉(zhuǎn)子位置角，并研究了基于恒定延遲角濾波器的轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償方法，最后給出轉(zhuǎn)速的估算方法。其次在零速和低速階段研究了PMSM的開環(huán)起動(dòng)算法

5、，零速時(shí)通過轉(zhuǎn)子預(yù)定位迫使轉(zhuǎn)子位于A相繞組軸線位置，再通過電流閉環(huán)起動(dòng)法使PMSM以恒定加速度起動(dòng)。然后給出開環(huán)起動(dòng)和閉環(huán)運(yùn)行間的切換方法。
　　然后研制了PMSM無位置傳感器控制器。對(duì)硬件部分，設(shè)計(jì)了控制器的主電路、dsPIC DSC最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、故障保護(hù)電路、串行通訊和電源系統(tǒng)電路。軟件設(shè)計(jì)部分，從頂層設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)性要求角度將軟件設(shè)計(jì)劃分為主程序設(shè)計(jì)和A/D中斷程序設(shè)計(jì)，在A/D中斷程序中完成整個(gè)控制算法的運(yùn)行，