【摘 要】
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永磁同步电机（PMSM）的高性能控制往往需要转子的精确位置信息,而机械传感器有较大的局限性,无传感器控制逐渐成为研究的热点。传统无传感器控制方式下,永磁同步电机启动时会产生较大的冲击电流,对电机本身和电源都会产生较大影响。基于限流启动的电流-频率（I-F）控制方式可以避免这一问题,但也存在易失步、电流利用率低等问题。为此本文深入研究I-F启动下的永磁同步电机无传感器控制技术,力图实现限流启动下全速
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永磁同步电机（PMSM）的高性能控制往往需要转子的精确位置信息,而机械传感器有较大的局限性,无传感器控制逐渐成为研究的热点。传统无传感器控制方式下,永磁同步电机启动时会产生较大的冲击电流,对电机本身和电源都会产生较大影响。基于限流启动的电流-频率（I-F）控制方式可以避免这一问题,但也存在易失步、电流利用率低等问题。为此本文深入研究I-F启动下的永磁同步电机无传感器控制技术,力图实现限流启动下全速度范围内电机无传感器稳定运行。开环I-F方案易失步的原因在于转矩角稳定范围较小且无法观测,在负载工况变化时容易进入不稳定区域。为此,本文在零低速下使用高频注入法进行位置观测,并针对传统高频注入法下存在的相角偏移问题,改进滤波器环节并加入锁相环消除误差。为了简化I-F与高频注入法结合后的控制结构,去除高频注入法中的位置估计结构,直接利用包含转子位置信息的信号,对电流幅值和电流角速度进行补偿,使电机在零低速场合下始终处于稳定区域内。中高速场合下,滑模观测器法鲁棒性强,对电机参数依赖小,因此本文在中高速下选用滑模观测器法。针对其存在的抖振问题,使用饱和函数替换符号函数,并引入带反馈增益的反电势,提高了获取转子位置的精确性。针对复合控制策略观测轴系重合的特点,采用滞环控制的切换方式,以实现较为平滑和快速地切换。基于本文提出的复合控制策略,在Matlab/Simulink上搭建了仿真模型,验证了该控制策略的有效性和优越性,并在实验平台上对低速下的控制效果进行了测试。仿真和实验结果表明低速下可以控制转矩角到90°,实现较高效率地控制。中高速下仿真结果表明转子位置获取精确,静动态性能良好。切换过程平滑,波动小。
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