永磁同步电机高频注入驱动系统转子位置误差分析与补偿策略

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1、学校代号10532学号S150900773分类号TM46密级公开硕士学位论文永磁同步电机高频注入驱动系统转子位置误差分析与补偿策略学位申请人姓名邵俊波培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称王辉教授学科专业控制科学与工程研究方向电力电子与电力传动论文提交日期2018年4月16日学校代号：10532学号：S150900773密级：公开湖南大学硕士学位论文永磁同步电机高频注入驱动系统转子位置误差分析与补偿策略学位申请人姓名：邵俊波导师姓名及职称：王辉教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：控制科学与工程论文提交日期：2018年4月16日论文答辩日期：2018年5月20日答辩委员

2、会主席：黄守道教授AnalysisandcompensationstrategyofpositionerrorsinhighfrequencycarriersignalinjectionbasedonsensorlesscontrolsystemofPMSMbySHAOJunboB.E.(YangtzeUniversity)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinControlScienceandEngineeringintheGr

3、aduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGHuiApril,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电

4、子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I永磁同步电机高频注入驱动系统转子位置误差分析与补偿策略摘要永磁同步电动机具有功率密度高、效率高、运行可靠等优点，在电动汽车、家用电器、机器人等领域应用广泛。永磁同步电机的高性能控制依赖实时准确的转子位置信息，采用机械式位置传感器获取转子位置信息的方式会增加电机驱动系统的成本

5、、体积，降低系统的可靠性。因此，低成本、高可靠性的无位置传感器控制技术引起了越来越多的关注。高频电压注入法是实现永磁同步电机无传感器控制零速或低速运行的有效方案。高频注入法基于电机的凸极效应，电机在高频信号的激励下，定子电流中的高频响应分量含有转子磁极信息，通过对高频响应电流信号进行处理可观测转子位置和速度。然而，由于电机设计制造工艺的限制或电机工作在磁饱和状态下，电机定子电感中会含有高次谐波成分，而每个电感谐波分量在高频信号的激励下均会产生高频响应电流，使得转子位置的观测变得复杂。同时，高频注入法观测的是电机磁场的d轴，当电机带载运行时，磁场的d轴偏离电机机械位置的d轴，使

6、得高频注入法观测到的转子位置存在直流偏移误差。针对以上问题，本文的主要创新性工作如下：1、建立了考虑磁场畸变的IPMSM数学模型。研究了一种静止轴系下的高频方波注入法，与传统正弦信号注入法相比具有动态响应性能好的优点。2、研究了一种改进的正交锁相环观测器，该正交锁相环结合模型参考自适应控制，能有效地抑制4次电感谐波引起的转子位置观测值中的6次脉动性误差。实验结果表明所提抑制策略的有效性。3、研究了一种交叉耦合效应抑制策略，该策略通过实验得出交叉耦合角与q轴电流近似呈线性关系，利用这一关系实现了交叉耦合角的有效补偿。实验结果表明所提补偿策略的有效性。最后，对所提抑制策略进行基于

7、Matlab/Simulink的建模仿真，并在IPMSM实验平台上验证所提自适应补偿策略的有效性，实验结果表明误差补偿后的无位置传感器控制系统低速运行性能得到了改进。关键词：永磁同步电机；高频电压注入法；磁场畸变；交叉耦合效应；自适应补偿II硕士学位论文AbstractPermanentmagnetsynchronousmachines(PMSMs)arewidelyappliedduetohightorquedensity,powersensity,andefficiency.However,thev