【摘 要】
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传统的交流异步电机（AC Asynchronous Induction Motor,ACIM）存在起动电流大,功率因数低以及带载能力差等问题。为解决交流异步电机存在的问题,并积极响应国家节能减排和双碳战略,使用功率因数更高的永磁同步电机（Permanent Magnet synchronous Motor,PMSM）代替交流异步电机已成必然趋势。为降低成本,同时扩大应用场景,永磁同步电机位置传感器
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传统的交流异步电机（AC Asynchronous Induction Motor,ACIM）存在起动电流大,功率因数低以及带载能力差等问题。为解决交流异步电机存在的问题,并积极响应国家节能减排和双碳战略,使用功率因数更高的永磁同步电机（Permanent Magnet synchronous Motor,PMSM）代替交流异步电机已成必然趋势。为降低成本,同时扩大应用场景,永磁同步电机位置传感器选择低分辨率的霍尔位置传感器,通过初始位置检测以及位置估计方法,获得较高精度的位置信号,再合理设计电流环和速度环控制器,实现低分辨率永磁同步电机在通道闸上的应用。论文主要工作为:（1）首先介绍通道闸伺服系统的研究背景和意义以及存在的问题,针对这些问题,介绍通道闸伺服系统采用的控制方法。（2）建立PMSM在旋转坐标系下的电压平衡方程以及运动方程,再根据矢量控制原理,建立PMSM伺服系统控制框图。（3）根据PMSM伺服系统控制框图、性能要求以及存在的问题,建立PMSM速度电流双闭环控制框图,再按照先内环后外环的原则,先后设计电流环和速度环控制器。电流环控制器采用“PI+电流前馈补偿”,通过电流前馈补偿抵消q轴和d轴电压矢量耦合性,提高电流环动态响应速度。速度环控制器采用“PI+负载转矩观测器”,通过负载转矩观测器抵消负载转矩对伺服系统的影响,提高速度环动态响应速度。（4）根据霍尔信号判断转子所处扇区,然后向PMSM注入该扇区对应的电压矢量,在零矢量作用时刻,检测相电流的变化量,根据相电流变化量计算PMSM初始位置。然后在电机加速阶段,选择平均加速度法估计转子位置,在电机平稳运行阶段,选择平均速度法估计转子位置。（5）设计通道闸伺服系统各模块硬件电路,并完成通道闸伺服系统主控芯片相关模块的程序设计和编写。（6）搭建实验平台,通过位置测试实验,验证采用新的位置估计方法的可行性。随后进行速度和电流环测试实验,通过与电流环和速度环都采用PI调节器的伺服系统进行对比,验证电流环采用“PI+电流前馈补偿”、速度环采用“PI+负载转矩观测器”方法的可行性。
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