基于锁相环的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究.pdf

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1、船电技术J控制技术基于锁相环的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究张泽宇，朱磊，张启平，汪伟(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：本文针对低速永磁同步电机给出了基于高频旋转电压注入的永磁同步电机转子位置自检测方法，该系统采用锁相环作为转子位置观测器。最后本文在Matlab／Simulink软件下对无位置传感器控制系统进行了仿真，仿真结果验证了该方法的可行性。关键词：永磁同步电机无位置传感器高频旋转电压注入锁相环中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1003．4862(2014)06．0063．04Researc

2、honSensorlessControlTechnologyforPMSMBasedonPLLZhangZeyu，ZhuLei，ZhangQiping，WangWei(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430064，China)Abstract：Aimedatlowspeedpermanentmagnetsynchronousmotor,ahighfrequencyrotatingvoltageinjectionmethodisproposedforsensingit

3、srotorposition．AphaselockloopisusedastherotorpositionobserverThesensorlesscontrolsystemintheMatlab／SimulinkenvironmentissimulatedThesimulationresultandanalysisisgiven，andfeasibilityofthismethodisverifiedKeywords：PMSM；sensorless,"highfrequencyrotatingvoltageinjection,"ph

4、aselockloop效检测出转子位置。有学者提出适用于低速及检0引言测电机初始位置的方法，这类方法基本思想是通永磁同步电机在现代交流调速系统中的应用过向电机定子端注入高频电压，检测出相应的高越来越广泛，它具有体积小、重量轻、效率高、频响应电流，通过对其进行解算得到电机的转子转矩脉动小等优点。永磁同步电机需要精确的转位置角。这类方法主要包含高频旋转电压注入L2J子位置角来实现闭环矢量控制，传统的方法是通和高频脉振电压注入两种方法。高频电压注入法过旋转变压器或者光电编码器等机械传感器实时仅适于具有一定的凸极性的永磁同步电机，对于检测，存

5、在需要维护、可靠性差等问题。为克服隐极式PMSM不适用，这种方法易于实现，参数机械传感器的缺陷，许多学者提出了无位置传感调节方便，由于利用了与电机转速无关的结构上器控制方法。的凸极效应，因此具有强鲁棒性。本文以低速凸无位置传感器控制按应用的转速范围来分，极式PMSM为研究对象，研究了高频旋转电压注可分为低速和高速方法。高速如反电势积分法、入的转子位置自检测方法，系统采用锁相环扩展卡尔曼滤波、滑模观测器等观测方法，都基(PhaseLockLoop，PLL)作为转子位置观测器。于电机反电势。当电机运行于低速区域或者零速最后本文给出了Mat

6、lab／Simulink下的仿真结果。时⋯，电机反电势很小，性噪比差，因此无法有l高频旋转电压注入法1．1高频激励下PMSM数学模型收稿日期：2014．04．08在0Lp静止坐标系下注入旋转电压信号如下作者简介：张泽宇(1989．)，男，硕士研究生。研究方向：永磁电机控制技术研究。式所示：63船电技术l控制技术同速旋转，称为高频响应负序电流分量。可以l'giU,coa[]=1：so}1_J=e，qf看到仅负序分量包含转子位置角，因此可以对mLJL该高频负序电流进行解算得到转子位置信息。式中：为注入电压信号幅值，为注入电压信1．2滤波环

7、节号角频率。要获得高频负序电流，需要对采样电流进行矿当注入的高频电压信号的频率远远大于永磁滤波，滤掉与转子位置检测无关的信号，包括基同步电机转速对应的频率时，可以忽略电机电阻波、低次谐波、高频正序电流、PWM开关谐波。压降和旋转电势，电机模型可简化为一个电感负传统滤波方法采用带通滤波器滤除基波以及载。在高频电压激励下永磁同步电机的模型可表PWM开关谐波电流，采用同步轴系高通滤波器示为：滤除高频正序电流[半，BPF会引入相位滞后，导dqUiej(w}-O')=L致观测的转子位置存在静差。本文首先采用同步iaq譬(2)轴系高通滤波器将高频

8、正序电流滤除，然后将电式中．aq为dq旋转坐标系下的高频响应电流，Laq流换到估计的旋转坐标系下，基波电流变为交直轴电感的对角矩阵，为转子的电位置为直流，同样利用HPF滤除。经过两级HPF滤角。波后电流中包含负序电流以及