無E+E位置傳感器永磁交流伺服系統(tǒng)控制策略研究
永磁交流伺服系統(tǒng)因其自身的一些優(yōu)點(diǎn),在數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域中取得日益廣泛的應(yīng)用。同時(shí),無E+E位置傳感器永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制方法也成為研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。在對(duì)無E+E位置傳感器控制策略中的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,提出了一套切實(shí)可行的無E+E位置傳感器控制方案。

無E+E位置傳感器永磁交流伺服系統(tǒng)控制策略研究
近年來,隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及永磁材料的飛速發(fā)展,永磁容錯(cuò)電機(jī)以其高效性,高可靠性等許多優(yōu)點(diǎn),在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用受到越來越大的關(guān)注。為了增加系統(tǒng)的可靠性以及降低成本,永磁容錯(cuò)電機(jī)的無E+E位置傳感器控制技術(shù)成為電機(jī)控制技術(shù)的研究熱點(diǎn)。無E+E位置傳感器永磁容錯(cuò)電機(jī)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、體積小以及可以用于一些特殊場(chǎng)合的特點(diǎn)。因此,研究基于無E+E位置傳感器的永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制技術(shù),具有較大的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。在閱讀了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上首先介紹了永磁容錯(cuò)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),建立了三相永磁容錯(cuò)電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。在分析永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,建立了具有空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)模塊的永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)Matlab仿真模型,基于該仿真模型,可以對(duì)無E+E位置傳感器控制算法的合理性進(jìn)行驗(yàn)證,從而加快實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試過程。 將卡爾曼*估計(jì)原理應(yīng)用到交流永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)中,提出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的永磁同步電動(dòng)機(jī)無E+E位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)方法。結(jié)合卡爾曼濾波原理,通過在α?β坐標(biāo)系下對(duì)電機(jī)非線性方程進(jìn)行線性化,給出了一種對(duì)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)在線*估計(jì)的方法。該方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速跟蹤特性,同時(shí)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)性能和較佳的控制性能。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。 在推導(dǎo)基于估計(jì)坐標(biāo)系的永磁同步電動(dòng)機(jī)模型基礎(chǔ)上,提出了PMSM無E+E位置傳感器矢量控制的一種新的狀態(tài)估計(jì)方法。該方法將電氣穩(wěn)態(tài)操作概念引入電機(jī)的狀態(tài)估計(jì)中,有效解決了暫態(tài)過程中轉(zhuǎn)子速度、位置估計(jì)不精確的問題。該狀態(tài)估計(jì)算法簡(jiǎn)單,具有計(jì)算量小,易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。在討論狀態(tài)估計(jì)算法對(duì)電機(jī)參數(shù)依賴性的基礎(chǔ)上,給出了估計(jì)誤差補(bǔ)償算法。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了上述結(jié)論。針對(duì)無E+E位置傳感器控制方法無法檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)而無法順利啟動(dòng)的問題,提出一種利用恒定的定子磁場(chǎng)將永磁轉(zhuǎn)子進(jìn)行初始定位,然后利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)鎖定轉(zhuǎn)子位置的新起動(dòng)方法。

無E+E位置傳感器永磁交流伺服系統(tǒng)控制策略研究
實(shí)驗(yàn)證明,該方法可以準(zhǔn)確的獲得轉(zhuǎn)子初始位置,使起動(dòng)更平穩(wěn)。在上述工作基礎(chǔ)上,以TI公司推出的電機(jī)微處理器TMS320LF2407A DSP為控制核心,輔以必要的硬件,設(shè)計(jì)完成了一套完整的PMSM全數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),對(duì)無E+E位置傳感器控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。并設(shè)計(jì)了DSP的CAN模塊與DSP的接口,通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)了DSP與上位機(jī)的通訊。