同步电机位置及速度的无传感器检测

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1、第16卷第5期电机与控制学报Vol.16No.52012年5月ELECTRICMACHINESANDCONTROLMay2012同步电机位置及速度的无传感器检测王磊，邓先明，王瑞鲜，黄坤(中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要:针对同步电机矢量控制系统中机械传感器存在的问题，提出一种基于定子高频信号注入的无机械传感器转子位置检测的新方法。该方法将同步电机自身结构作为转子位置传感器，依据旋转变压器原理和同步电机的磁路结构建立了转子位置观测的数学模型，给出了隐极和凸极条件下的同步电机转子位置的计算公式，并对同步

2、电机高频信号进行了有限元分析。对定子高频信号注入的转子位置检测方法进行了样机试验，结果表明该无机械传感器检测方法可以对凸极和隐极同步电机进行准确的位置和转速估算。关键词:高频信号注入;转子位置检测;无传感器控制;有限元分析;电励磁同步电机中图分类号:TM341文献标志码:A文章编号:1007－449X(2012)05－0057－05RotorpositionandspeeddetectionofsynchronousmotorwithoutmechanicalsensorWANGLei，DENGXian-ming，WANGRu

3、i-xian，HUANGKun(SchoolofInformationandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract:Inviewoftheexistingproblemsofsynchronousmotorvectorcontrolsystemwithmechanicalsen-sor，arotorpositionestimationmethodwithoutmechanicalsensoris

4、suggestedinthispaperbasedonhigh-frequencysignalsinjectionintothestator．Withthestructureofthesynchronousmotoritselfbeingrotorpo-sitionsensor，mathematicalmodelforrotorpositionobserverwasestablishedaccordingtotheprincipleofrotarytransformer．Theformulaoftherotorposition

5、basedonnon-salientandthesalientpolewassugges-ted．Itanalysedhighfrequencyelectromagneticrelationshipofthesynchronousmotorwiththefiniteele-mentmethod．Theexperimentresultsshowthereliabilityandthehighlevelprecisionofthemethod．Keywords:highfrequencysignalinjection;rotorp

6、ositiondetection;sensor-lesscontrol;finiteelementanalysis;electricallyexcitedsynchronousmotors步电机调速控制系统带来了不少缺陷:1)高精确度0引言的机械传感器价格昂贵，系统的成本大大增加;2)在高性能的同步电机矢量控制系统中，需要准机械传感器需要安装在电机的轴上，同心度会影响确地知道转子的速度和位置信息，通常需要采用光安装的问题，安装不当将影响测速精确度;3)传感电码盘、旋转变压器等机械传感器进行速度和位置器的安装使电机轴向上的体积增

7、大，同时结构上的［1－3］的检测。然而，这一类机械传感器的使用给同改变也带来了维护的困难，同时破坏了电机结构简收稿日期:2010－04－15基金项目:江苏徐州科技发展基金项目(XG07017);中国矿业大学中央高校基本科研业务费专项资金(2010ZDP01A10)作者简介:王磊(1972—)，男，博士研究生，研究方向为电力电子与电力传动;邓先明(1970—)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为新型电机设计与电力传动;王瑞鲜(1986—)，女，硕士研究生，研究方向为电机与电器;黄坤(1990—)，男，硕士研究生，研究方向为电

8、力电子与电力传动。通讯作者:邓先明58电机与控制学报第16卷单坚固的特点，降低了控制系统的机械鲁棒性;4)相轴(即+A轴)的空间夹角的电角度为θ，则该高频机械传感器在高温、高湿的恶劣环境下无法工作，而脉振磁场穿过定子绕组和转子绕组的磁通为［4］且工作精确度也受到环境条件的影响