【摘 要】
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永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率密度的优势,在工业、家电、汽车等领域获得了广泛应用。目前PMSM驱动系统大都采用基于坐标变换的磁场定向控制(FOC)来实现转矩和励磁的解耦控制。对于FOC来说,转子位置的实时准确获取至关重要。机械式位置传感器会带来电驱动系统成本和体积的增加,使用过程中也易受温度和电磁噪声的干扰,从而降低系统可靠性。因此,近些年来无位置传感器控制日益成为PMSM驱动系统领域
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永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率密度的优势,在工业、家电、汽车等领域获得了广泛应用。目前PMSM驱动系统大都采用基于坐标变换的磁场定向控制(FOC)来实现转矩和励磁的解耦控制。对于FOC来说,转子位置的实时准确获取至关重要。机械式位置传感器会带来电驱动系统成本和体积的增加,使用过程中也易受温度和电磁噪声的干扰,从而降低系统可靠性。因此,近些年来无位置传感器控制日益成为PMSM驱动系统领域的研究热点。论文首先利用微分代数无位置传感器控制来实现表贴式永磁同步电机(SMPMSM)驱动系统转子位置和转速的估计,同时设计微分跟踪器并提出反正切函数分段求解的方法,提升转子位置和转速的估计精度。在此基础上,论文提出将微分代数无位置传感器控制拓展至内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统,实现了IPMSM驱动系统高精度的转子位置和转速估计。基于微分代数的无位置传感器控制对电机参数有较强依赖性,论文首先对电机参数变化的原因进行分析,并基于代数参数辨识法实现SMPMSM驱动系统的多参数在线同时辨识。再利用参数辨识结果对微分代数无位置传感器控制中的电机参数进行在线实时更新,提出集成参数辨识的SMPMSM驱动系统微分代数无位置传感器控制方案。此外,论文将所提出的无位置传感器控制作为转子位置检测的冗余设计,构建了SMPMSM驱动系统位置传感器容错控制方案,显著提高了SMPMSM驱动系统的运行可靠性。实际SMPMSM驱动系统存在的逆变器非线性直接影响微分代数无位置传感器控制的转子位置估计精度。为此,论文分析了逆变器非线性的成因及其对微分代数无位置传感器控制的影响,提出无模型观测器对逆变器非线性所引起的扰动电压进行观测,并对微分代数无位置传感器控制的参考电压前馈补偿,改善了逆变器非线性,从而构建集成逆变器非线性补偿的SMPMSM无位置传感器驱动系统。在理论研究的基础上,论文基于MATLAB建立了SMPMSM驱动系统的数学模型,开展所提出无位置传感器控制方法的系统仿真研究,证实了所提出方法的有效性与可行性。
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