双三相永磁同步电机无位置传感器控制研究

双三相永磁同步电机无位置传感器控制研究随着现代控制理论和电力电子技术的进步,交流传动系统的大功率化已然成为发展趋势。而多相电机由于其高功率密度、高可靠性的特点,能很好地满足大功率高可靠性交流传动系统的要求。本文借鉴了传统三相电机的一些研究方法,选择了与传统三相电机较为相近的双三相电机进行研究。首先介绍了双三相永磁同步电机(PMSM)的应用场合、数学建模和控制策略。考虑到双三相永磁同步电机广泛应用于工况复杂的航空航天、电动汽车、机车动车和船舶舰艇等领域,电机驱动系统的可靠性十分重要,因此文章分析了电机驱动系统中常见的故障类型以及故障应对措施,并对故障发生率高且故障影响较大的传感器故障展开了详细的研究。通过对电压/电流传感器和位置传感器的故障数据比较,说明了无位置传感器控制作为一种“应急备用”的重要性。其次讨论了双三相PMSM的数学建模。为了控制算法的实现,需要对双三相PMSM进行旋转坐标变换,因此本文分析了基于矢量空间解耦的电机数学模型和基于双d-q坐标变换的电机数学模型,并分析了两种数学模型对应的PWM控制策略以及矢量控制的差异。然后基于双三相PMSM数学模型,研究了双三相PMSM的无位置传感器控制,在低速段采取高频信号注入方法,在高速段采取基于优化的滑模控制策略,并通过观测转速的方法,将两种方法有效结合,实现双三相PMSM 在全速范围内的无位置传感器控制,在位置传感器发生故障时能维持基本的安全运行,避免极端工况下因机械传感器引起的可靠性降低问题。最后介绍了双三相PMSM驱动控制实验平台的构造、软件设计和

通信故障检测,设计了双三相PMSM基于双d-q坐标变换控制算法的DSP实现方案,并对实验平台数据通讯部分进行了实验验证。