双三相PMSM高性能无速度传感器控制

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与传统的电励磁的交流异步电机相比,双三相永磁同步电机具有高效率、高可靠性、高设计灵活性、高转矩、小体积等诸多明显优势。同时如果对双三相永磁同步电机采用无位置传感器算法的控制系统,省略转子位置速度测量硬件(如编码器),则可以消除位置传感器测量时各类硬件所带来的麻烦,便于提高系统可靠性,降低系统复杂度和成本,同时可以减少连线,使系统微型化、轻量化。本论文针对当前几种传统双三相永磁同步电机的转子位置估计算法存在的问题,提出了一种可应用于低速和零速下的新型转子位置估计算法。本算法基于双三相永磁同步电机饱和凸极效应,利用双三相永磁同步电机矢量空间解耦坐标变换后的静止坐标系下数学模型,通过检测α-β子空间和x-y子空间下一个PWM周期内电压电流暂态变化,得出转子位置信息,并输入锁相环后估测出转子电角度。本论文针对双三相永磁同步电机低速轻载工作时死区效应明显的情况,利用一种基于准比例谐振器的死区补偿算法。针对电流斜率采样要求电压矢量作用时间下限的情况,提出了一种负矢量补偿算法,解决了电机在电压矢量作用时间下限情况下运行不稳的问题。然后在Matlab/simulink环境下搭建了双三相永磁同步电机系统模型,实现α-β子空间和x-y子空间下转子位置估测算法、死区补偿算法、负矢量补偿算法。仿真结果显示:本论文转子位置估计算法可良好跟踪实际转子位置,验证了其可行性,并验证了死区补偿算法和负矢量补偿算法均合理有效。最后本论文设计了双三相永磁同步电机硬件实验平台和软件控制程序,并在双三相永磁同步电机测试平台上实现了α-β子空间下转子位置估测算法、死区补偿算法、负矢量补偿算法。通过在稳态和动态下的实验验证了本论文转子位置估计算法的有效性,并验证了死区补偿算法和负矢量补偿算法均合理有效。
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