基于位置和速度估算的永磁同步電動(dòng)機(jī)無傳感器控制
胡邦南
(湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410208)
摘要：使用數(shù)字信號(hào)控制器dsPIc601OA，以軟件方式實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的無傳感器磁場(chǎng)定向控制，重點(diǎn)描述了電機(jī)位置和速度的估算過程。位置和速度值是根據(jù)測(cè)量電流和計(jì)算電壓得到的，位置和速度估算器基于電流觀測(cè)器而構(gòu)建。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)控制器；永磁同步電動(dòng)機(jī)；無傳感器；電流觀測(cè)器
中圖分類號(hào)：TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7018(2008)07-0042-03
1 系統(tǒng)概述
如圖1所示[1]，永磁同步電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱PMsM)軸上沒有安裝位置傳感器，而使用低阻值檢測(cè)電阻來測(cè)量電機(jī)上的電流，三相逆變器被用作功率級(jí)來驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組。
電源逆變器內(nèi)置的電流檢測(cè)和故障生成電路可防止整個(gè)系統(tǒng)受到過電流的損壞。圖2顯示了三相拓?fù)湟约半娏鳈z測(cè)和故障生成電路[2]。
2 磁場(chǎng)定向控制
圖3為磁場(chǎng)定向控制的坐標(biāo)變換、PI迭代、反變換以及PWM產(chǎn)生的整個(gè)過程。以下是間接矢量控制的實(shí)現(xiàn)步驟：
(5)計(jì)算新的坐標(biāo)變換角。新的角度將告知算法下一個(gè)電壓矢量在何處。
(6)通過使用新的角度可將PI控制器的輸出變量Vd和Vq變換至靜止參考坐標(biāo)系。該計(jì)算將產(chǎn)生正交電壓值Vα和Vβ。
(7)Vα和Vβ比值經(jīng)過反變換得到三相電壓值Va.Vb和Vc。該三相電壓值用來計(jì)算新的PWM占空比以生成所期望的電壓矢量。
3電機(jī)位置和速度的估算
無傳感器控制技術(shù)是通過估算電機(jī)位置來實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)定向控制FOC算法，電機(jī)的位置是根據(jù)測(cè)量電流和計(jì)算電壓得到的。
3 1電機(jī)模型
本文通過使用一個(gè)直流電機(jī)模型來估算PMSM的位置。該電機(jī)模型由繞組電阻、繞組電感和反電動(dòng)勢(shì)來表示：
使用萬用表即可測(cè)量出常量R和L，據(jù)此可以計(jì)算出F和G的值。
3.2電流觀測(cè)器
位置和速度估算器是基于電流觀測(cè)器而構(gòu)建的。該觀測(cè)器是一個(gè)數(shù)字化模型，該數(shù)字化模型對(duì)硬件采用了軟件表示方式。然而，為了使測(cè)量電流和估算電流相匹配，數(shù)字化電機(jī)模型需要使用如圖4所示的閉環(huán)控制來進(jìn)行校正。
考慮用兩種方式表示電機(jī)，一種是硬件方式，另一種是軟件方式。兩個(gè)系統(tǒng)中使用相同的輸入電壓
滑�？刂破�(以下簡(jiǎn)稱SMC)用來對(duì)數(shù)字化電機(jī)模型進(jìn)行補(bǔ)償。SMC包含一個(gè)求和結(jié)點(diǎn)，用于計(jì)算電機(jī)上的測(cè)量電流與數(shù)字化電機(jī)模型上的估算電流之差的符號(hào)。計(jì)算出的差值符號(hào)(+1或-1)乘以SMC增益K。SMC控制器的輸出就是校正因子Z，該增益被加到數(shù)字化模型的電壓項(xiàng)，在每一個(gè)控
濾波器的截止頻率值取決于滑動(dòng)模式控制器增益的選擇，通過嘗試對(duì)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)來設(shè)定該值。第一個(gè)濾波器的輸出用于兩個(gè)模塊中。第一個(gè)模塊
|
