基于脉振高频注入的船舶电机无传感器低速控制研究VIP专享

基于脉振高频注入的船舶电机无传感器低速控制讨论翻开文本图片集摘要：船舶推动电机苛刻的工作环境凸显出机械式位置传感器不耐腐蚀等诸多弊端，因此，无位置传感器控制便成了目前永磁同步电机的讨论趋势。传统的无传感器控制技术依赖基波数学模型致使其在低转速范围内控制失效，为了实现船舶电机低速范围内的转速估量，针对内置式永磁同步电机〔interiorpermanentmagnetynchronoumotor，IPMSM〕采纳高频脉振信号注入法，并通过基于位置跟踪观测器的方法猎取转子转速。利用Matlab 对电机控制系统进行仿真验证，验证控制系统对转子位置以及转速估算的准确性。关键词：IPMSM;脉振高频注入;无传感器控制;低速位置估量为了获得稳定且灵活的船舶动力，主推电机选用永磁同步电机能很好地满足需求。传统的船舶电机推动装置装有位置传感器，然而机械式位置传感器不耐风浪侵蚀，影响船舶推动系统的稳定运行。无传感器永磁同步电机船舶推动可以解决这一问题。目前无传感器控制技术的应用获得了诸多成效[1-3]，但是普遍依赖电机定子基波数学模型。这类方法在电机刚启动时或低速运行范围内时，难以从定子侧提取有用信号，最终导致位置判别失效[4-6]。R.D.Lorenz 提出的高频信号注入法是解决该问题的一个有效方法[7]。本文设计了脉振高频信号注入下的船舶电机无传感器低速控制系统。建立高频脉振信号鼓舞下的 IPMSM 数学模型，阐述基于位置跟踪观测器的转子位置估算方法，分析无传感器控制系统原理，并通过仿真结果验证低速运行状态下无传感器系统的有效性。1 高频脉振电压鼓舞下的 IPMSM 电流响应图 1 实际转子-坐标系与估量转子-坐标系间的关系[1]〔1〕坐标系中高频鼓舞下三相 IPMSM 的电压方程[2]因为高频时定子电阻相对于电抗小很多，这里忽略不计。〔2〕坐标系中三相 IPMSM 定子电感经过反 Park 变换将式〔2〕转化到两相静止坐标系中：式中：是平均电感，是半差电感。〔3〕实际转子坐标系中高频电压电流的关系无法估算实际的转子磁极位置，因此通过式〔1〕、式〔3〕以及图 1 中得到估量转子坐标系中高频电压和响应电流的关系：式中：、以及、是估計转子-坐标系中电压、电流高频重量。〔4〕为了尽量减小注入高频电压后给电机转矩带来的波动，只在轴注入的脉振高频注电压，轴不注入任何信号此时的高频响应电流可以表示为：式〔6〕中：是注入电压的频率，假设，转子估量误差角将同时取决于轴和轴电流重量。其中，当时，，可以对轴电流作滤波提...