【摘 要】
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为了得到稳定的直流母线电压,传统永磁同步电机驱动系统需要在母线上并联大容量电解电容,但电解电容会增大驱动系统的体积,降低系统可靠性。同时,采用大容量电解电容稳定母线电压会导致网侧二极管导通角减小,输入电流谐波增大,网侧功率因数降低。引入功率因数校正电路可以改善输入电流波形,但也会增加驱动系统的体积与成本。此外,传统驱动系统通过位置传感器获取电机转子位置信息,存在安装困难、可靠性低、成本高等问题。为
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为了得到稳定的直流母线电压,传统永磁同步电机驱动系统需要在母线上并联大容量电解电容,但电解电容会增大驱动系统的体积,降低系统可靠性。同时,采用大容量电解电容稳定母线电压会导致网侧二极管导通角减小,输入电流谐波增大,网侧功率因数降低。引入功率因数校正电路可以改善输入电流波形,但也会增加驱动系统的体积与成本。此外,传统驱动系统通过位置传感器获取电机转子位置信息,存在安装困难、可靠性低、成本高等问题。为了解决电解电容带来的问题,可以将母线大电解电容用小容量薄膜电容代替,同时配合控制策略提高网侧功率因数。而针对位置传感器带来的问题,可以通过无位置传感器技术来解决。为此,本文首先分析了无电解电容永磁同步电机驱动系统的网侧特性与电机特性,然后分析了网侧电感对驱动系统的影响,为后文提出的控制策略提供了理论依据。为了获得网侧高功率因数,同时减小电机转矩波动,本文基于电机电流收敛性分析,提出了一种q轴最优电流指令的计算方法。针对PI控制器跟踪周期电流存在误差的问题,本文通过分析电机电流环传递函数,提出了一种q轴电流跟踪误差的补偿方法。为了保证系统性能,当电机转速较低时以最小铜耗为目标计算d轴电流指令;当转速较高时,基于弱磁思想计算d轴电流指令。此外,对于网侧滤波电感引起的系统LC谐振,采用基于有源阻尼的谐振抑制策略进行抑制。针对无电解电容驱动系统中滑模观测器存在的问题,提出了一种改进的滑模控制函数,减小了系统抖振,同时提出将电机扩展反电势与q轴电流解耦,消除了电流波动对观测精度的影响。为了验证上述控制策略的有效性,本文搭建了无电解电容永磁同步电机驱动系统的仿真与实验平台进行验证,结果表明了所提出的无电解电容驱动系统控制策略的有效性。
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