永磁同步電機(jī)無(wú)位置全速控制課件

永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器混合控制策略演講人：XX

XXX永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器演講人：XXXXX目錄研究的背景和意義研究的主要內(nèi)容零/低速下的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)中高速下的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)總結(jié)目錄研究的背景和意義研究的主要內(nèi)容零/低速下的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)中研究的背景和意義

工業(yè)上通常用機(jī)械式傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子位置來(lái)實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)高精度矢量控制,但使用傳感器帶來(lái)了電機(jī)成本、尺寸等問(wèn)題，而且在高溫高壓等環(huán)境運(yùn)行工況不適宜安裝傳感器。為了改善這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)檢測(cè)電機(jī)定子繞組中的一些電氣物理量，如電流、電壓等信息來(lái)估算出轉(zhuǎn)子位置。研究的背景和意義工業(yè)上通常用機(jī)械式傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子研究的主要內(nèi)容

在IPMSM雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中，使用旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法與反電動(dòng)勢(shì)模型法相結(jié)合的無(wú)傳感器混合控制策略，獲得轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。研究的對(duì)象：內(nèi)置式永磁同步電（IPMSM）控制量：IPMSM的轉(zhuǎn)速被控量：IPMSM的定子電流和電壓

研究的主要內(nèi)容在IPMSM雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中整體的結(jié)構(gòu)框圖整體的結(jié)構(gòu)框圖零/低速下轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)-旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法旋轉(zhuǎn)高頻信號(hào)注入法原理框圖

高頻信號(hào)注入法

(HFIM)是基于永磁同步電機(jī)的凸極效應(yīng)提出的一種適用于零速和低速下檢測(cè)電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速的無(wú)速度傳感器控制方法，結(jié)合優(yōu)化的矢量控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)相當(dāng)好的調(diào)速效果。其中，按照注入信號(hào)的性質(zhì)可以分為電壓HFIM和電流HFIM，每種注入信號(hào)又可以分為旋轉(zhuǎn)HFIM和脈動(dòng)HFIM，交叉結(jié)合可以形成四種注入方法，每種方法因注入信號(hào)的形式不同，對(duì)高頻響應(yīng)的處理方法也不同。本次研究的是旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法檢測(cè)零/低速下轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)。(2-1)(2-2)零/低速下轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)-旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法旋轉(zhuǎn)高頻信號(hào)注同步軸系濾波器SFF一、同步軸系濾波器的原理框圖二、經(jīng)過(guò)同步軸系濾波器后變換后的電流表達(dá)式中包含直流分量和高頻分

量，而所需的轉(zhuǎn)子位置信息包含在高頻分量中，因此可以通過(guò)一個(gè)高通濾波器

將此直流分量濾除最后得到的高頻電流信號(hào)再?gòu)纳鲜雠c注入電壓同步的參考系中變換回兩相相靜止坐標(biāo)系中同步軸系濾波器SFF一、同步軸系濾波器的原理框圖二、經(jīng)過(guò)同鎖相環(huán)(PLL)一、鎖相環(huán)基本結(jié)構(gòu)圖二、基于鎖相環(huán)的位置觀測(cè)原理圖

鎖相環(huán)

(PLL)也被稱為自動(dòng)相位控制技術(shù)，它利用反饋控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的跟蹤，其基本結(jié)構(gòu)由圖下圖所示的三部分構(gòu)成鎖相環(huán)(PLL)一、鎖相環(huán)基本結(jié)構(gòu)圖二、基于鎖相環(huán)的

基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器一、滑膜運(yùn)動(dòng)

滑模變結(jié)構(gòu)控制是在狀態(tài)空間中設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的超平面，利用不連續(xù)的控制規(guī)律，來(lái)使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不斷的變換，迫使系統(tǒng)在一定的條件下沿著規(guī)定的狀態(tài)軌跡作小幅度，高頻率的上下運(yùn)動(dòng)。使系統(tǒng)沿著規(guī)定好的超平面向平衡點(diǎn)滑動(dòng)。基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器一、滑膜運(yùn)動(dòng)

基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器二、基于IPMSM的滑模運(yùn)動(dòng)在α-β軸系下，擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)為，可知擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)中含有轉(zhuǎn)子位置信息，估算出擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)的值即可知道轉(zhuǎn)子位置。在α-β軸系下，定子的電流方程為根據(jù)電流方程，即可構(gòu)造出滑模電流觀測(cè)器，估算轉(zhuǎn)子位置信息。基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器二、基于IPMSM的

基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器三、滑模電流觀測(cè)器

選擇電流誤差矢量用于定義滑模面，并通過(guò)高頻非線性開(kāi)關(guān)控制迫使電流估計(jì)誤差的幅值趨于零，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置角的估計(jì)。根據(jù)電壓方程構(gòu)造定子電流滑膜觀測(cè)器，其中Zα和Zβ是控制函數(shù)，即定義滑模面為：基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器三、滑模電流觀測(cè)器

基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器

控制的目標(biāo)是使得電流觀測(cè)誤差為0，此時(shí)定子電流的觀測(cè)值與實(shí)際值相等，而Zα和Zβ含有反電動(dòng)勢(shì)信息。經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)PLL即可跟蹤到轉(zhuǎn)子的位置信息。

由于開(kāi)關(guān)切換引入了高頻信號(hào)，反電動(dòng)勢(shì)在一定程度上有一定失真，因此通過(guò)低通濾波器對(duì)結(jié)果進(jìn)行濾波，這樣濾波后可以得到擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)的估計(jì)值為基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器控制的目

基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器四、滑膜觀測(cè)器結(jié)構(gòu)圖基于擴(kuò)展反電動(dòng)勢(shì)模型位置滑膜觀測(cè)器四、滑膜觀測(cè)器結(jié)構(gòu)圖

混合觀測(cè)器切換控制策略

在速度過(guò)渡區(qū)，采用加權(quán)系數(shù)法在兩種檢測(cè)方法之間切換，即轉(zhuǎn)子的位置由兩者的線性組合作為混合觀測(cè)器的輸出，可以表示為混合觀測(cè)器切換控制策略仿真結(jié)果

根據(jù)仿真的結(jié)果，在雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)中，高頻注入和滑模控制能很好的估算出轉(zhuǎn)子的位置信息。仿真結(jié)果根據(jù)仿真的結(jié)果，在雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)中，總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)位置傳感器控制技術(shù)能夠有效減小系統(tǒng)的體積、成本，增加系統(tǒng)可靠性，并可以應(yīng)用于高溫、高濕等惡劣環(huán)境場(chǎng)合。局限：高頻注入在目前資料中主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)性凹極的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)，對(duì)于面貼式永磁同步電機(jī)較少涉及，且該常遇到信噪比較低的困難，所以要盡量抑制和消除各