基于信号注入的极低速PMSM无速度传感器控制
迈肯思科技
发布时间:2019-11-29
  1引言
      近年来,永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器矢量控制成为研究热点。目前,PMSM无速度传感器矢量控制在中高速段已获得良好的控制性能,但在极低速段(<1Hz)却仍未实现良好的控制。这是因为PMSM无速度传感器矢量控制需要利用反电势,而反电势在极低速时很小,受电机参数变化影响较大,导致控制性能降低,无法实现极低速以及零速的无速度传感器矢量控制。
      为了实现极低速段的PMSM无速度传感器控制,研究人员提出了各种控制方法。其中研究较多的是高频信号注入法,利用注入的高频定子电压信号产生的电流响应来估计转子位置[1]-[7]。这些基于高频信号注入的方法都利用了PMSM的非理想特性,如电磁凸极和饱和效应等。所以,这些方法适用于具有转子凸极的内埋式永磁同步电机(IPMSM),而对表面式永磁同步电机(SPMSM)的控制效果不明显。
      本文介绍了一种低频信号注入法[8],并搭建了仿真模型,实现了极低速段及零速区的SPMSM无速度传感器控制。该方法通过注入低频d轴定子电流信号,利用产生的反电势响应估计电机转速,仅利用PMSM的基波模型,不依赖于各种非理想特性,所以适用于SPMSM控制。本文进行了大量的仿真并对仿真结果进行了分析,不仅证明了该方法的有效性,还提出了需要进一步研究的问题和方向。
2 PMSM数学模型








    
  从上述仿真结果可以看出,本文的低频信号注入法可以实现极低速段甚至零速区的SPMSM无速度传感器矢量控制,并且稳态误差较小,稳态性能较好。但也存在一些问题。从仿真结果中可以看出,当转速或负载突变时,转速脉动较大,同时系统的动态响应速度也稍显缓慢。因此,为了提高系统的动态响应速度,减小脉动,需要进一步研究将本文的低频信号注入法与更高级的观测器相结合,以提高极低速段SPMSM的控制性能。

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