【摘 要】
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无位置传感器无刷直流电机具有可靠性高和性价比高的优点,广泛应用在高温、高压以及强磁场干扰的环境中。本文对无位置传感器无刷直流电机控制方法进行了研究,内容包括电机的启
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无位置传感器无刷直流电机具有可靠性高和性价比高的优点,广泛应用在高温、高压以及强磁场干扰的环境中。本文对无位置传感器无刷直流电机控制方法进行了研究,内容包括电机的启动方法优化、三闭环控制系统的结构优化、干扰观测器的结构优化以及无迹卡尔曼观测转子位置等。 首先通过电机的电压、反电动势和电磁转矩方程建立无刷直流电机数学模型,分析了电机驱动的原理,为启动方法优化打下理论基础。然后,对传统三段式启动方法进行优化,验证了准闭环三段式启动方法的可行性,同时分析了该方法的缺点。针对开环I/f启动方法采用了闭环I/f启动策略,通过仿真结果与准闭环三段式启动做比较,验证了该方法的优化效果。 在传统双闭环控制系统基础上,增加功率闭环,考虑到固定频率脉冲无法针对换相转矩脉动有更好的抑制效果,同时固定的脉冲产生的系统功率损耗大,采用了采用分阶段变频脉冲解决方案,用来抑制换相转矩脉动,减小系统功率损耗,提高了三闭环系统的运行效率。 在三闭环控制系统中,功率闭环的输入为转速环输出的参考转矩值,参考转矩值通常波动很大,为了进一步提高系统的稳定性,引入干扰观测器对电磁转矩进行观测,用干扰观测器的输出代替参考转矩值作为功率闭环的输入,同时引入反应转矩观测器观测转矩的变化情况,对反应转矩观测器的输出进行处理后作为脉冲频率变化的信号,通过仿真结果验证了可行性。 三闭环系统稳定运行的基础在于准确的估算转子位置,用来计算准确的换相时刻以及实时转速,引入无迹卡尔曼观测器对转子位置进行观测,通过仿真验证了无迹卡尔曼观测器可以实时跟踪转子位置,从而校正通过反电动势过零点得到的换相信号。进一步可以推断出将无迹卡尔曼观测器引入无位置传感器无刷直流电机三闭环控制系统中,将提高系统的稳定性,进一步减小换相转矩脉动。
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