12/10极永磁磁通切换电机无位置传感器技术研究

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永磁磁通切换型电机转子上无永磁体和绕组,其永磁体放在定子上,因而有利于永磁体的散热和抗不可逆退磁,此外永磁磁通切换型电机具有反电势正弦度高和功率密度高等优点,故适用于无刷交流传动系统。而高性能的传动控制需安装位置传感器以实时测量转子位置及速度,但造成系统成本高、体积大、可靠性低等限制。因此,本文针对12/10极永磁磁通切换型电机,研究了其无位置传感器技术。首先研究了基于高频正弦信号注入的12/10极永磁磁通切换电机无位置控制。在介绍永磁磁通切换电机数学模型的基础上,分别对高频旋转正弦信号注入和脉振正弦信号注入无位置控制原理进行了分析及推导,并通过实验实现了电机的低速无位置传感器技术运行。在分析传统脉振正弦信号注入的基础上,本文进行了高频脉振方波及三角波信号注入的电机零速及低速无位置控制研究。分别推导了位置误差信号的表达式,研究了不同的位置误差信号处理方法,并对零速时的位置跟踪、磁极方向辨识、位置估算收敛性进行了分析,实验结果验证了基于方波及三角波信号注入的电机零速及低速无位置控制的可行性及有效性。此外,本文还研究了12/10极永磁磁通切换电机的无速度直接转矩控制技术,即首先利用基于反电势的滑模观测器得到估算转速构成转速闭环,在此基础上研究了基于转矩角增量的SVM控制策略、基于转矩和磁链滑模观测器的SVM控制策略以及SVM直接转矩磁链控制策略,由于这三种控制策略都是基于SVM调制,因而其开关频率固定,可有效抑制外部噪声和干扰,并通过实验验证了无速度控制的可行性及采用SVM直接转矩控制对减小转矩和磁链脉动的有效性。
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