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永磁同步電動(dòng)機(jī)無E+E位置傳感器控制技術(shù)研究
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E+E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E+E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。

永磁同步電動(dòng)機(jī)無E+E位置傳感器控制技術(shù)研究
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E+E位置傳感器PMSM具有高效節(jié)能、高性能、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。本文首先研讀了國(guó)內(nèi)外關(guān)于PMSM無E+E位置傳感器控制技術(shù)的大量文獻(xiàn),總結(jié)概述了PMSM無E+E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)魯棒性、較好穩(wěn)定性的滑模變結(jié)構(gòu)控制作為本文無E+E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dq0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逆變換三相電壓值符號(hào)判定的T1、T2正的簡(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E+E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)滑模控制理論,論證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zui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,zui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,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E+E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 DSCzui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。

永磁同步電動(dòng)機(jī)無E+E位置傳感器控制技術(shù)研究
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,然后著重研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),對(duì)其中恒定延遲角的一階低通濾波器的離散化實(shí)現(xiàn)和轉(zhuǎn)子電角速度在軟件中的具體求解做了研究。zui后通過大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)完善,驗(yàn)證了所研制的無E+E位置傳感器控制器能夠穩(wěn)定可靠地驅(qū)動(dòng)PMSM平穩(wěn)運(yùn)行,證明了本課題研究的滑模變結(jié)構(gòu)控制的PMSM無E+E位置傳感器控制技術(shù)的可行性。