永磁同步电机无E+E位置传感器控制研究
在国防和航天领域,电机伺服系统的可靠性是至关重要的,在高空中和战场上,系统常常需要应对恶劣的工况,而可靠性的不足会带来灾难性的后果。由于E+E位置传感器往往是一个交流永磁同步电机伺服系统可靠性的薄弱环节,因此国内外学者提出了无E+E位置传感器控制的方法,以位置估算算法取代E+E位置传感器实现闭环控制。

永磁同步电机无E+E位置传感器控制研究
由于电力驱动具有节能环保以及方便快捷的优点,各类电动交通工具(包括电动自行车、电动轮椅、电动汽车、电力机车等)得到了越来越广泛的应用。永磁无刷直流电机(BLDCM)凭借其结构简单、运行效率高、调速性能好以及维护方便等一系列优点,成为电动车领域的主流驱动电机。传统无刷直流电机驱动系统都需要安装E+E位置传感器以提供换相信号,但E+E位置传感器会增加系统成本、尺寸和维护难度。在电动车领域中采用无E+E位置传感器控制技术不仅可以省去E+E位置传感器的费用,减小电机尺寸,节省空间,还可以简化电动车系统复杂性,避免传感器故障引起的换相错误,并使装配和维护更加方便。无刷直流电机无E+E位置传感器控制在电动车领域具有广阔的应用前景。 论文详细介绍了无刷直流电机的运行原理及数学模型,在对反电势过零检测法无E+E位置传感器控制的原理研究的基础上,设计了反电势过零检测电路,并设计了新颖的可调滤波深度电路来解决反电势过零检测中的相移补偿问题。由于在零速或低速时电机反电势为零或很小,基于反电势的控制方法都需要特殊的起动技术,本文在分析常有起动方法的优缺点以及电动车起动的特殊要求后,提出了一种新的基于电感法的起动方法-转子位置闭环起动法,该起动方法包括转子零初始位置检测、转子位置闭环加速以及切换至反电势法运行三个步骤,有关无E+E位置传感器控制的研究有两个关键问题,其一是如何提高位置估算的精度和抗干扰能力,其二是如何实现全速度范围的无传感器控制,以这两个问题为出发点,本文进行了以下研究:首先,针对无E+E位置传感器控制的精度和抗干扰能力,本文提出了一种基于旋转坐标系的闭环计算方法,该方法利用状态观测器估算电机在旋转坐标系下的反电动势,通过配置观测器极点,可以有效提高精度、抑制噪声。其次,针对算法的速度范围问题,本文使用了较为常用开环启动、高速闭环的策略。但速度开环控制虽然去除了E+E位置传感器带来的不可靠,也引入了新的不可靠因素。为提高启动阶段的可靠性,本文提出了多种开环阶段的状态辨识方法,包括启动前的初速度计算、预定位阶段的反转限制以及低速运行的失步检测策略。再次,为进一步提高算法的速度范围,本文对高速运行状态的优化策略进行了研究。

永磁同步电机无E+E位置传感器控制研究
经验证,该起动方法具有更优良的起动性能,不同负载条件下都能平稳起动,不易失步,无反转,特别适用于电动车应用场合。同时,本文还针对电动车应用的实际需求,设计了起动转矩优化的策略,调速以及能量回馈制动的控制方案。为缓解电压饱和引起的力矩下降提出了平移电压算法,为消除无传感器算法引入的角度滞后,进行了角度补偿,保证了高速运行阶段的控制性能。zui后为了对以上算法进行实验验证,本文设计了一套无E+E位置传感器控制器,编写控制器软件系统.