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内置式永磁同步电动机(Interior Permanent Magnet Synchronous Machine,IPMSM)驱动系统中,为实现基于磁场的定向控制(Field-Oriented Control,FOC),必须实时有效检测永磁体转子位置。常用的永磁体转子位置获取途径是利用机械式位置传感器进行检测,这不仅增加了系统的成本和体积,而且位置信号的传播途径易受到大电流的干扰,降低了系统的鲁棒性。因此,国内外许多专家与学者对无位置传感器的FOC策略做了大量的研究工作,高性能无位置速度传感器技术成为电控领域的热点研究课题。在众多含有无位置传感器技术的产品中,主要依靠基波反电动势(Back Electromotive Force,BEMF)来识别永磁体的转子位置,该方法的特点:BEMF与速度成正比,即电机在中高速工作时,BEMF幅值较大,才能被有效提取,但是在低速或零速时,因BEMF幅值较小,有用的信噪比非常低,很难被有效提取出来,因此这类方法在电机低速以下工作时,无法有效检测出永磁体转子位置与速度。本论文将通过向同步旋转(d-q)坐标系注入高频正弦电压信号,激励生成了包含永磁体转子位置估算偏差信息的高频响应电流,再对高频电流进行处理,即可获取IPMSM低速工作时的转子位置与极性。本文的研究内容主要包含有:(1)研究现状分析。对IPMSM的无位置传感器的FOC策略进行了综述,并对国内外的研究现状进行了总结。分析并比较了各种无位置传感器的FOC策略,最后提出了高频正弦电压注入法来获取永磁体转子位置的策略。(2)基本控制理论分析与推导。构建了IPMSM在d-q坐标系下的等效物理模型,推导了d-q坐标系下的电压、磁链与转矩公式。阐述了FOC策略的思想,且推导了实现FOC策略的坐标变换方程。阐述了几种常用的控制策略,经对比分析,本论文采用了i_d=0的控制方法配合FOC策略实现对定子电流的解耦。(3)无位置传感矢量控制的原理分析与实现。通过对d-q坐标系下的d轴通入高频正弦电压信号,推导并分析含有永磁体转子位置估算偏差的d-q坐标系下的高频电流数学模型。根据高频电流数学模型,对d-q坐标系下高频电流信号做处理,从而获取永磁体位置估算偏差信息,并利用锁相环策略消除估算偏差,收敛到永磁体转子实际位置。利用非线性磁化原理,通过对直轴高频响应电流的正负半轴分别积分,识别出永磁体转子N极方向。最后通过MATLAB2016仿真平台搭建了算法模型对算法进行验证。(4)优化设计。因基于高频注入法的无位置传感器策略主要应用于低速场合,由于死区时间的存在,低速条件下的相电流过零点钳位现象非常明显,极易引起转矩脉动;采用一阶低通数字滤波器对d-q坐标系的电流反馈信号进行滤波,虽能滤除d-q坐标系下的高次谐波电流,但当d-q坐标系的直流反馈信号变化时,经一阶低通滤波器滤波后,必然会导致其幅值的衰减,使反馈信号失真,易引起系统震荡。针对上述的两个问题,分别提出了死区补偿策略与变步长自适应有限长单位冲激响应(Finite impulse Response)前馈滤波算法优化控制系统。