利用三相pwm中的頻率調(diào)制引起的諧波電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)無(wú)機(jī)械傳感器的永磁電機(jī)
摘要：
這篇文章提出了一個(gè)新型的控制策略，主要針對(duì)無(wú)位置傳感器永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這個(gè)策略是通過(guò)分析三相脈寬調(diào)制技術(shù)中的頻率調(diào)整引起相應(yīng)的諧波電流波形變化，驅(qū)動(dòng)無(wú)位置傳感器永磁電機(jī)。在這個(gè)系統(tǒng)中，脈沖寬度調(diào)制的載波源被定位在一個(gè)預(yù)先估計(jì)的轉(zhuǎn)子參考系中，并且把載波源的坐標(biāo)體系應(yīng)用到產(chǎn)生pwm載波源頻率調(diào)制諧波電流波形變化的定子參考系中。通過(guò)調(diào)整載波源轉(zhuǎn)換時(shí)的基準(zhǔn)電壓，在預(yù)先估計(jì)的轉(zhuǎn)參考系中，相應(yīng)的諧波電流波形軌跡可畎很明顯的觀察到，即當(dāng)轉(zhuǎn)予顯著變化時(shí)，定子軌跡會(huì)橢圓化。由于諧波電流波形橢圓化的長(zhǎng)軸直徑的變化方向表明了實(shí)際的d軸方向，這使得分析d軸的方向性有可能取代位置傳感器。本文從理論上描述了這種方法，給出了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果。事實(shí)證明，這個(gè)理論在很寬的速度范圍不僅有很好的控制能力，包括速度為零也適用，而且在電機(jī)參數(shù)有很大變動(dòng)時(shí)，效果也很好。
關(guān)鍵詞：三相pwm載波源頻率調(diào)整，諧波電流，內(nèi)永磁電機(jī)，無(wú)機(jī)械傳感驅(qū)動(dòng)，相對(duì)波形。
1 簡(jiǎn)介
近年來(lái)，有很多關(guān)于永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器的控制策略的文章。很多近期的工作都是基于分析電機(jī)磁阻倍息或者分析凸極性轉(zhuǎn)子，這樣電機(jī)可以在低速或零速工作。為了預(yù)先估計(jì)轉(zhuǎn)子磁阻信息，控制信號(hào)或者諧波信號(hào)被人為地植入到電機(jī)中，然后從電機(jī)中提取相應(yīng)的反饋信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。這個(gè)反饋信號(hào)通常是高頻低增益信號(hào)，這要區(qū)別于減小扭矩抖動(dòng)和提高電機(jī)效率的觀點(diǎn)。
本文提出了一個(gè)新穎的無(wú)位置傳感器策略，它不需要強(qiáng)制放入電機(jī)的諧波觀測(cè)點(diǎn)，這種定子的位置分析策略依賴(lài)于分析三相脈寬調(diào)制中的頻率調(diào)整引起相應(yīng)的諧波電流波形變化。轉(zhuǎn)子的位置速度分析系統(tǒng)通過(guò)分析諧波電流產(chǎn)生的橢圓體軌跡空間幅角，并且適時(shí)估計(jì)速度位置情況。這種分析可在很寬的的范圍進(jìn)行，這包括了負(fù)載零啟動(dòng)的情況。本文從理論上描述了這種方法，給出了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果，這些都表明控制策略的正確性。
2控制策略原理
2.1具有凸極轉(zhuǎn)子的永磁電機(jī)模型
圖l給出了凸極轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)工作模型。圖中兩個(gè)電樞繞阻被分別放置在定子參考系的軸α和軸β上。而d軸和q軸在轉(zhuǎn)子參考系上，正是這樣，轉(zhuǎn)子實(shí)際位置變化率公式可以表達(dá)如下
而且  表征預(yù)估的轉(zhuǎn)子參考系，轉(zhuǎn)子的位置速度矢量  在矢量時(shí)也適用。為了使無(wú)位置傳感器可靠的工作，就必須減小位暨和速度的誤差。如 在這個(gè)電機(jī)模型可以用下面的狀態(tài)方程來(lái)表示：
2.2三相pwm載波源的頻率調(diào)整
在圖2中，pwm載波源被放置在預(yù)先估計(jì)的轉(zhuǎn)子參考系中，矢量關(guān)系式為
在定子參考系中的狀態(tài)方程如下
根據(jù)上面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方程，預(yù)先轉(zhuǎn)子系中pwm載波源的頻率在定子參考系中有一定的調(diào)整。換句話(huà)說(shuō)，在預(yù)先估計(jì)的轉(zhuǎn)子參考系中，電機(jī)的工作載波源頻譜要加上常量ωc，如果電機(jī)的工作速度矢量為  ，置換后的表達(dá)式為：并且，如果在d軸q軸參考系中，諧波電流由頻率調(diào)整的載波源的擾動(dòng)可被觀察到，那么這個(gè)變化量一定是ωc，因?yàn)樗亲鴺?biāo)轉(zhuǎn)換的一個(gè)常量。 2.3 pwm諧波電流和轉(zhuǎn)子位置
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