关于内置式永磁同步电机的无位置传感器控制研究-张国强.pdf

简介：
本文探讨了内置式永磁同步电机在无位置传感器条件下的控制策略，作者张国强深入分析并提出了一种有效的解决方案，以提高电机运行效率和稳定性。 内置式永磁同步电机（IPMSM）的无位置传感器控制技术是电力电子与电力传动领域的重要研究课题之一，主要关注如何在不使用位置传感器的情况下实现高精度、高效且可靠的电机运行。这项技术的应用可以显著降低系统成本并提高系统的可靠性。由于其效率高、功率密度大以及易于弱磁扩速等优点，永磁同步电机已广泛应用于工业、航天、交通和家用电器等多个传动领域。 然而，在全速度范围内应用IPMSM的无位置传感器控制仍面临一些核心技术挑战。例如，在低速运行时采用高频注入法会受到滤波环节限制影响系统的动态性能；模型方法中存在显著的位置误差脉动问题；逆变器非线性效应会导致转矩（电流）波动；在低载波比条件下，控制器和位置观测器的稳定性难以保障。这些问题的存在严重制约了无传感器控制技术的应用范围及效果。 为克服这些挑战，相关研究集中在开发新的控制算法与策略上。例如，在针对零速或极低速度运行情况下的永磁同步电机时，研究人员提出了一种无需滤波环节的载波分离方法。该法通过分析注入方波电压信号和高频响应电流的时间序列数据来调整转速观测值获取方式，从而提高系统的动态带宽性能。此外，为解决逆变器非线性效应及磁场空间谐波导致的定子电流与反电动势谐波问题，学者们提出了一种基于自适应线性神经元滤波技术改进的有效磁链模型来实现转子位置观测方法。该方案可以有效去除特定频率范围内的谐波成分，并提高转子位置估计精度。 另外的研究工作还探讨了如何利用电机的磁饱和效应，在d轴施加方向相反的电流偏置信号以比较高频响应电流幅值大小，从而辨识出永磁体极性信息。此方法具有较快的收敛速度，适用于静止或自由旋转状态下的初始位置识别任务。针对逆变器非线性导致的转矩（电流）及转速波动问题，则有学者提出了基于双自适应矢量滤波器交叉反馈网络机制来实施死区补偿策略，以减轻误差电压带来的影响。 所有这些研究都强调了系统稳定性和可靠性以及控制系统的鲁棒性的关键作用。无位置传感器技术的发展使IPMSM电机能够在更宽广的速度范围内实现高精度的运行调节，这对推动电力电子技术在工业自动化领域的应用具有重要意义。