永磁同步電動機無位置傳感器控制技術研究.pdf

1、永磁同步電動機(PMSM)具有體積小、重量輕、功率密度高、功率因數(shù)高、效率高、高轉矩/慣量比、可靠性高、維護方便等諸多優(yōu)點，應用廣泛。但傳統(tǒng)的PMSM中安裝位置傳感器會帶來安裝困難、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順勢而生，促進PMSM更為廣泛應用，具有十分重要的意義。本課題源自PMSM在風機水泵中的應用，當今社會風機水泵類電機在國民生活各個領域廣泛應用，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。
　　本文首先研讀了國內外關于PMSM無位置傳感器控制技術的大量文獻，總結概述了PMSM無位置傳感器控制技術的研究意義、研究現(xiàn)狀和研究方法，選擇具有較強魯棒牲、較好穩(wěn)定性的滑模變結構控制作為本文無位置傳感器矢量控制技術的研究核心。通過坐標變換，建立PMSM在由0坐標系下的數(shù)學模型，明確采用id=0控制的PMSM矢量控制系統(tǒng)需要重點研究解決的問題。其中對于矢量控制中的SVPWM內容，重點分析論證了基于改進Clark逆變換三相電

3、壓值符號判定的T1、T2的簡化算法，該法根據(jù)改進Clark逆變換三相定子電壓值符號就可判定電壓矢量所在扇區(qū)，并給出其所在扇區(qū)兩側相鄰基本電壓矢量作用時間T1、T2與此刻某兩相電壓值的正比例關系。
　　接著重點研究獲取PMSM轉子位置信號的無位置傳感器控制技術:首先研究了PMSM中高速運行段的滑模變結構控制。根據(jù)PMSM在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型建立PMSM滑模觀測器，定義估算電流和實際電流誤差為切換面，使用具有抑制抖動作用的飽和

4、函數(shù)作為控制函數(shù)，采用一階低通濾波器對控制函數(shù)濾波提取出反電動勢估算信號，然后把控制函數(shù)和反電勢估算信號一同反饋到滑模觀測器，構成完整的PMSM滑模變結構控制。然后依據(jù)滑模控制理論，論證給出所建立的滑模變結構控制的存在性、可達性、穩(wěn)定性條件。再對反電動勢估算信號進行二次濾波得到最終的反電動勢信號，用于求解轉子位置角，并研究了基于恒定延遲角濾波器的轉子位置角補償方法，最后給出轉速的估算方法。其次在零速和低速階段研究了PMSM的開環(huán)起動算法

5、，零速時通過轉子預定位迫使轉子位于A相繞組軸線位置，再通過電流閉環(huán)起動法使PMSM以恒定加速度起動。然后給出開環(huán)起動和閉環(huán)運行間的切換方法。
　　然后研制了PMSM無位置傳感器控制器。對硬件部分，設計了控制器的主電路、dsPIC DSC最小系統(tǒng)、驅動電路、檢測電路、故障保護電路、串行通訊和電源系統(tǒng)電路。軟件設計部分，從頂層設計和實時性要求角度將軟件設計劃分為主程序設計和A/D中斷程序設計，在A/D中斷程序中完成整個控制算法的運行，