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永磁同步電機脈振高頻信號注入無E+E位置傳感器技術研究
永磁同步電機因其具有結構簡單、功率密度高和效率高等優(yōu)點，成為了電氣傳動系統(tǒng)驅動電機的發(fā)展趨勢。在永磁同步電機控制系統(tǒng)中，轉子位置與轉速信息*，常用同軸安裝的機械式E+E位置傳感器直接測量；然而，機械式E+E位置傳感器會增加系統(tǒng)的體積和成本，并限制該系統(tǒng)在一些高溫、強腐蝕性場合的運用。

永磁同步電機脈振高頻信號注入無E+E位置傳感器技術研究
為克服這些弊端，無E+E位置傳感器技術被提出并受廣泛關注，成為了當前電氣傳動領域zui為活躍的研究方向之一。 本文對永磁同步電機無E+E位置傳感器控制技術的研究現(xiàn)狀進行了綜述，研究表明，實現(xiàn)電機低速時轉子位置與轉速估計的難度較大。因此，本文緊緊圍繞表貼式永磁同步電機的零速和低速時無E+E位置傳感器控制，采用脈振高頻信號注入法進行了深入的研究。 首先分析了永磁同步電機的結構特點、數(shù)學方程和矢量控制策略，對有E+E位置傳感器下轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)進行了仿真和實驗分析。進而，采用無E+E位置傳感器技術，針對零速和低速時控制，分析了三種傳統(tǒng)高頻信號注入法無E+E位置傳感器的基本原理和實現(xiàn)方法，它們分別是旋轉高頻電壓注入法、旋轉高頻電流注入法和脈振高頻電壓注入法。而本文以表貼式永磁同步電機為研究對象，前兩種方法要求電機具有明顯的結構凸極性，只有zui后一種方法能夠用于無結構凸極性的表貼式永磁同步電機。 實現(xiàn)永磁同步電機無E+E位置傳感器控制的首要問題是轉子初始位置檢測，本文提出了一種表貼式永磁同步電機轉子初始位置檢測的新方法。它是基于定子電感非線性飽和特性，在估計的兩相旋轉坐標系的直軸上注入高頻電壓信號，通過閉環(huán)調節(jié)得到轉子位置初次估計值，再利用不同磁極下直軸等效電路時間常數(shù)不同的特性，判斷出估計直軸正方向，結合初次估計值，得到正確的初始位置信息。該方法在任意初始位置情況下能夠快速、準確地檢測出轉子初始位置，而且系統(tǒng)無需改變或添加硬件電路。 檢測到轉子初始位置后，需要進行零速和低速時無E+E位置傳感器控制。在對傳統(tǒng)脈振高頻電壓注入法進行了深入分析的基礎上，提出了一種新型脈振高頻電壓注入無傳感器零速和低速的控制方法及位置估計誤差補償策略。首先，在建立電機高頻模型時考慮了定子相繞組電阻的影響，設計了轉子位置與轉速估計系統(tǒng)，并提出了一種新的調制信號形式，克服了不同參數(shù)下電機高頻阻抗變化可能導致位置估計系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點，實現(xiàn)了電機起動和低速時無E+E位置傳感器控制系統(tǒng)可靠運行；其次，針對隨著轉速的升高，轉子位置估計值與實際值之間的誤差會逐漸變大的問題，分析了電壓方程中的反電動勢和交叉耦合項的影響，提出了一種估計誤差補償策略，加入補償后能夠改善位置估計值對實際值的跟蹤精度。 在研究了脈振高頻電壓注入法的基礎上，提出了一種新型脈振高頻電流注入的低速無E+E位置傳感器控制方法。該方法是在估計的兩相旋轉坐標系的直軸上持續(xù)注入高頻電流信號，通過檢測電流環(huán)調節(jié)器輸出的交軸電壓，并對其進行適當?shù)男盘柼幚?，從中提取出與轉子位置估計誤差的信息，對此誤差量進行調節(jié)，可以獲得轉子位置與轉速的估計值。

永磁同步電機脈振高頻信號注入無E+E位置傳感器技術研究
該方法相較于傳統(tǒng)脈振高頻電壓注入法，優(yōu)點在于不僅省去了電流反饋時所必須的的兩個低通濾波器，系統(tǒng)構成更簡單；而且，估計系統(tǒng)不會受到電機定子繞組電阻和電感參數(shù)變化影響，穩(wěn)定性更強。 zui后，設計了永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)，對本文所提方法的理論分析和仿真研究進行了實驗驗證。