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铁氧体永磁辅助式磁阻同步电机无传感器控制策略研究

朱厚钰  
【摘要】:在永磁同步电机无传感器控制领域,大多数文献基于钕铁硼永磁同步电机开展研究,只有少数文献基于铁氧体永磁辅助式磁阻同步电机(后简称为铁氧体电机)进行相关研究。随着铁氧体电机的广泛应用,需要结合铁氧体电机本身的特性,才能发挥铁氧体电机的优势。基于上述问题,本文以铁氧体电机为研究对象,通过场路联合的方式研究铁氧体电机的性能,选择适合铁氧体电机性能,能更好发挥铁氧体电机特性的无位置传感器控制算法。基于铁氧体电机与钕铁硼永磁同步电机的差异主要是由材料不同引起的,首先本文在第一章中介绍了铁氧体电机的研究背景和意义,并对一般永磁同步电机在无位置控制上的国内外相关控制策略进行了调研。然后,在第二章中,使用有限元仿真软件Maxwell来模拟铁氧体电机的相关转矩和电感特性。根据仿真结果,提出了在初始位置辨识时需要采用低电流的转子位置辨识算法,同时在启动时采用线性固定分配角度控制来替换i_d=0控制,提高对电磁转矩的利用率,分析比较了铁氧体电机和钕铁硼电机的电感特性。其次,在第三章中,采用高频旋转电压注入法(低电流初始位置辨识方法)进行初始位置辨识,并通过改变三相电流幅值曲线的近似方式,对采用的初始位置辨识算法的判断次数进行了精简,同时对改进后算法的误差趋势进行了相关分析。再次,在第四章中,针对铁氧体电机电感变化和电流的关系,采用对电感变化不敏感的滑模观测器法在中高速区进行转速和位置观测,并和低速区算法高频电压脉振注入法进行归一化加权复合,组成铁氧体电机在整个速度范围内的无位置传感器控制算法。并利用simplorer和simulink的联合仿真方法搭建上述所有算法的模型,利用和实际实验环境更相似的仿真平台对所采用的算法进行仿真分析。最后,在第五章中搭建了无位置控制系统实验平台,根据各个控制算法的原理,编写了相关驱动软件,在该实验平台上进行了相关的控制算法的实验验证分析,验证所采用的算法的正确。实验表明,(1)仿真得到的铁氧体电机电感数据与实验大致吻合;(2)所改进的小电流初始位置辨识算法能有效估算出铁氧体电机的初始位置;(3)所采用的全速度范围无位置控制算法能够准确的观测出铁氧体电机的转子位置和转子速度,实现良好的全速度无位置控制。


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