基于信號注入的極低速PMSM無速度傳感器控制
摘要： 近年來,，永磁同步電機(jī)（PMSM）的無速度傳感器矢量控制成為研究熱點(diǎn),。目前，PMSM無速度傳感器矢量控制在中高速段已獲得良好的控制性能,，但在極低速段（<1Hz）卻仍未實(shí)現(xiàn)良好的控制,。這是因?yàn)镻MSM無速度傳感器矢量控制需要利用反電勢，而反電勢在極低速時(shí)很小,，受電機(jī)參數(shù)變化影響較大,，導(dǎo)致控制性能降低，無法實(shí)現(xiàn)極低速以及零速的無速度傳感器矢量控制,。
Abstract：
Key words :
1引言
近年來,，永磁同步電機(jī)（PMSM）的無速度傳感器矢量控制成為研究熱點(diǎn)。目前,，PMSM無速度傳感器矢量控制在中高速段已獲得良好的控制性能,，但在極低速段（<1Hz）卻仍未實(shí)現(xiàn)良好的控制。這是因?yàn)镻MSM無速度傳感器矢量控制需要利用反電勢,，而反電勢在極低速時(shí)很小,，受電機(jī)參數(shù)變化影響較大，導(dǎo)致控制性能降低,，無法實(shí)現(xiàn)極低速以及零速的無速度傳感器矢量控制,。
為了實(shí)現(xiàn)極低速段的PMSM無速度傳感器控制，研究人員提出了各種控制方法,。其中研究較多的是高頻信號注入法,，利用注入的高頻定子電壓信號產(chǎn)生的電流響應(yīng)來估計(jì)轉(zhuǎn)子位置[1]-[7]。這些基于高頻信號注入的方法都利用了PMSM的非理想特性,，如電磁凸極和飽和效應(yīng)等,。所以，這些方法適用于具有轉(zhuǎn)子凸極的內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)（IPMSM）,，而對表面式永磁同步電機(jī)（SPMSM）的控制效果不明顯,。
本文介紹了一種低頻信號注入法[8],，并搭建了仿真模型,，實(shí)現(xiàn)了極低速段及零速區(qū)的SPMSM無速度傳感器控制。該方法通過注入低頻d軸定子電流信號,，利用產(chǎn)生的反電勢響應(yīng)估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速,，僅利用PMSM的基波模型，不依賴于各種非理想特性,，所以適用于SPMSM控制,。本文進(jìn)行了大量的仿真并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，不僅證明了該方法的有效性,，還提出了需要進(jìn)一步研究的問題和方向,。
2 PMSM數(shù)學(xué)模型
近年來,，永磁同步電機(jī)（PMSM）的無速度傳感器矢量控制成為研究熱點(diǎn)。目前,，PMSM無速度傳感器矢量控制在中高速段已獲得良好的控制性能,，但在極低速段（<1Hz）卻仍未實(shí)現(xiàn)良好的控制。這是因?yàn)镻MSM無速度傳感器矢量控制需要利用反電勢,，而反電勢在極低速時(shí)很小,，受電機(jī)參數(shù)變化影響較大，導(dǎo)致控制性能降低,，無法實(shí)現(xiàn)極低速以及零速的無速度傳感器矢量控制,。
為了實(shí)現(xiàn)極低速段的PMSM無速度傳感器控制，研究人員提出了各種控制方法,。其中研究較多的是高頻信號注入法,，利用注入的高頻定子電壓信號產(chǎn)生的電流響應(yīng)來估計(jì)轉(zhuǎn)子位置[1]-[7]。這些基于高頻信號注入的方法都利用了PMSM的非理想特性,，如電磁凸極和飽和效應(yīng)等,。所以，這些方法適用于具有轉(zhuǎn)子凸極的內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)（IPMSM）,，而對表面式永磁同步電機(jī)（SPMSM）的控制效果不明顯,。
本文介紹了一種低頻信號注入法[8],，并搭建了仿真模型,，實(shí)現(xiàn)了極低速段及零速區(qū)的SPMSM無速度傳感器控制。該方法通過注入低頻d軸定子電流信號,，利用產(chǎn)生的反電勢響應(yīng)估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速,，僅利用PMSM的基波模型，不依賴于各種非理想特性,，所以適用于SPMSM控制,。本文進(jìn)行了大量的仿真并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，不僅證明了該方法的有效性,，還提出了需要進(jìn)一步研究的問題和方向,。
2 PMSM數(shù)學(xué)模型
從上述仿真結(jié)果可以看出,，本文的低頻信號注入法可以實(shí)現(xiàn)極低速段甚至零速區(qū)的SPMSM無速度傳感器矢量控制，并且穩(wěn)態(tài)誤差較小,，穩(wěn)態(tài)性能較好,。但也存在一些問題。從仿真結(jié)果中可以看出,，當(dāng)轉(zhuǎn)速或負(fù)載突變時(shí),，轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較大，同時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也稍顯緩慢,。因此,，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小脈動(dòng),，需要進(jìn)一步研究將本文的低頻信號注入法與更高級的觀測器相結(jié)合,，以提高極低速段SPMSM的控制性能。
5 結(jié)論
本文介紹了一種基于低頻信號注入法的極低速段永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制方法,。經(jīng)過理論分析及仿真驗(yàn)證,，該方法不依賴永磁同步電機(jī)的非理想特性，僅由基波模型即可得到,，因此不僅適用于內(nèi)埋式永磁同步電機(jī),，還適用于不具有凸極的表面式永磁同步電機(jī)。與基于高頻信號注入的方法相比,，具有更廣泛的適用性,。但如何加快其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度以及減小動(dòng)態(tài)過程中較大的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，需要繼續(xù)深入研究,。
5 結(jié)論
本文介紹了一種基于低頻信號注入法的極低速段永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制方法,。經(jīng)過理論分析及仿真驗(yàn)證,，該方法不依賴永磁同步電機(jī)的非理想特性，僅由基波模型即可得到,，因此不僅適用于內(nèi)埋式永磁同步電機(jī),，還適用于不具有凸極的表面式永磁同步電機(jī)。與基于高頻信號注入的方法相比,，具有更廣泛的適用性,。但如何加快其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度以及減小動(dòng)態(tài)過程中較大的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，需要繼續(xù)深入研究,。
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