永磁电机宽调速范围内无速度传感器矢量控制的研究

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1、永磁电机宽调速范围内无速度传感器矢量控制的研究摘要本文首先介绍永磁同步电机数学模型及其矢量控制原理，采用MTPA控制和弱磁控制相结合的内嵌式PMSM矢量控制运行方案，并给出了系统在恒转矩区域和恒功率区域平滑切换的判据，在PMSM矢量控制系统不同运行区域平滑切换的同时实现了该系统的宽调速范围运行。为了解决基于磁链观测的无位置传感器控制技术中存在的不足，针对面装式PMSM设计了改进的磁链观测器，研究了电机参数对位置信号估计精度的影响，并对转子磁链观测进行了稳态补偿，使得理论上稳态时的转子位置误差对电机参数的变化不敏感，再采用锁相环(PLL)估计电机转速，克服对位置的直接微分获取转速时对系统产生的高

2、频噪声和干扰。接着，为了实现PMSM系统低速运行时的无位置传感器控制，选择内嵌式PMsM作为研究对象，对其)，轴注入高频脉冲电压以获得位置和转速信号。在上述研究的基础上，搭建了无位置传感器控制的PMSM矢量控制系统SIMULINK模型，系统仿真结果证实了基于高频注入法与改进磁链观测法相结合实现PMSM矢量控制系统宽调速范围内无位置传感器控制方案的可行性。为了实现PMSM系统的安全可靠运行，基于最大似然估计法，研究了位置传感器故障下的PMSM矢量控制系统的容错控制。为了克服在不同方案间转速切换时产生的信号跃变，建议了一种不同转速区域内平滑过渡切换算法，并将此算法引入至基于最大似然估计算法的PMS

3、M系统位置传感器故障的容错方案中，系统仿真结果表明：在位置传感器故障时，基于高频注入法获得的低速位置和转速信号、磁链观测法获得的中高速位置和转速信号、编码器获得的电机实际位置和转速信号的最大似然估计，可以实现PMSM矢量控制系统的容错运行。关键词：PMSM；矢量控制；改进的磁链观测器；无速度传感器控制；容错控制Researchonthe、厂ectorControlSystemofPermanentMagnetSynchronousMotorwithwide—speed—rangeSpeedSensorlessABSTRACTThemathematicmodelandvectorcontrolo

4、fPMSMisnrstbrienvintroduced。Andbasedonthis，thepaperproposesavectorcontrolmethodwhichcombineMTI?AcOntrolandtheflux—weakingcontrolforwide—speed—rangedriveofsalientpolepermanentmagnetsynchronousmotors．Thesmoothswitchbetweenconstanttorquere910nandconstantpowerregioncanbesimplyrealizedusingproposedswitch

5、criterion．Amodifiedrotorflux—linkageobserverisfirstlydesignedtosolvetheprobleminpositionsensorlesscontrolofPMSMbasedontherotornux．1inkageobservermethod，Inaddition，theinnuenceofinaccuratemachineparameterstotheobserVerintermsoftheestimatedrotorpositionaccuracyhasbeenanalyzedand，consequently，asinlplest

6、eady·staterotorpositionerrorcompensationtechniquehasbeenintroducedwhich，theoretically，makesthesteady．staterotorpositionerrorbecomenegligibleandparameterinsensitive．Thephase．10cked100p(PLL)isusedtoestlnlatetherotorspeedtoreplacethedif-ferentiator．Therefore，thehighfrequencyinjectionmethodforIPMSMisuse

7、dtoestimatethespeedwhenthePMSMsystemoperatesduringthelowspeedarea．Thenthesystemsimulationisimplementedandthesimulationresultsvalidateitsvaliditv．InordertorealizethesafetyandreliabilityofthePMSMsystem，