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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,在數(shù)控機床、工業(yè)機器人等領(lǐng)域中取得日益廣泛的應(yīng)用。同時,無E+E位置傳感器永磁同步電動機的矢量控制方法也成為研究中的一個熱點。在對無E+E位置傳感器控制策略中的一些關(guān)鍵問題進行深入研究的基礎(chǔ)上,提出了一套切實可行的無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,永磁容錯電機以其高效性,高可靠性等許多優(yōu)點,在電氣傳動系統(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,永磁容錯電機的無E+E位置傳感器控制技術(shù)成為電機控制技術(shù)的研究熱點。無E+E位置傳感器永磁容錯電機控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、運行效率高、體積小以及可以用于一些特殊場合的特點。因此,研究基于無E+E位置傳感器的永磁容錯電機矢量控制技術(shù),具有較大的學術(shù)價值和廣闊的應(yīng)用前景。在閱讀了大量國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上首先介紹了永磁容錯電機的結(jié)構(gòu)和特點,建立了三相永磁容錯電機在不同坐標系下的數(shù)學模型。在分析永磁同步電動機(PMSM)的數(shù)學模型基礎(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機控制系統(tǒng)Matlab仿真模型,基于該仿真模型,可以對無E+E位置傳感器控制算法的合理性進行驗證,從而加快實際系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試過程。 將卡爾曼*估計原理應(yīng)用到交流永磁同步電動機伺服系統(tǒng)中,提出了一種基于擴展卡爾曼濾波器的永磁同步電動機無E+E位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的狀態(tài)估計方法。結(jié)合卡爾曼濾波原理,通過在α?β坐標系下對電機非線性方程進行線性化,給出了一種對永磁電機的轉(zhuǎn)子位置角和轉(zhuǎn)速進行實時在線*估計的方法。該方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速跟蹤特性,同時系統(tǒng)具有較強的抗負載擾動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。 在推導基于估計坐標系的永磁同步電動機模型基礎(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)估計方法。該方法將電氣穩(wěn)態(tài)操作概念引入電機的狀態(tài)估計中,有效解決了暫態(tài)過程中轉(zhuǎn)子速度、位置估計不精確的問題。該狀態(tài)估計算法簡單,具有計算量小,易于數(shù)字化實現(xiàn)的特點。在討論狀態(tài)估計算法對電機參數(shù)依賴性的基礎(chǔ)上,給出了估計誤差補償算法。仿真和實驗結(jié)果證明了上述結(jié)論。針對無E+E位置傳感器控制方法無法檢測電機轉(zhuǎn)子初始位置進而無法順利啟動的問題,提出一種利用恒定的定子磁場將永磁轉(zhuǎn)子進行初始定位,然后利用旋轉(zhuǎn)磁場鎖定轉(zhuǎn)子位置的新起動方法。

無E+E位置傳感器永磁交流伺服系統(tǒng)控制策略研究
實驗證明,該方法可以準確的獲得轉(zhuǎn)子初始位置,使起動更平穩(wěn)。在上述工作基礎(chǔ)上,以TI公司推出的電機微處理器TMS320LF2407A DSP為控制核心,輔以必要的硬件,設(shè)計完成了一套完整的PMSM全數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng),對無E+E位置傳感器控制策略進行了實驗研究。并設(shè)計了DSP的CAN模塊與DSP的接口,通過設(shè)計相應(yīng)的上位機監(jiān)控軟件,實現(xiàn)了DSP與上位機的通訊。