利用三相pwm中的頻率調制引起的諧波電流信號驅動無機械傳感器的永磁電機
摘要：
這篇文章提出了一個新型的控制策略，主要針對無位置傳感器永磁電機驅動。這個策略是通過分析三相脈寬調制技術中的頻率調整引起相應的諧波電流波形變化，驅動無位置傳感器永磁電機。在這個系統中，脈沖寬度調制的載波源被定位在一個預先估計的轉子參考系中，并且把載波源的坐標體系應用到產生pwm載波源頻率調制諧波電流波形變化的定子參考系中。通過調整載波源轉換時的基準電壓，在預先估計的轉參考系中，相應的諧波電流波形軌跡可畎很明顯的觀察到，即當轉予顯著變化時，定子軌跡會橢圓化。由于諧波電流波形橢圓化的長軸直徑的變化方向表明了實際的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，給出了試驗數據和仿真結果。事實證明，這個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，而且在電機參數有很大變動時，效果也很好。
關鍵詞：三相pwm載波源頻率調整，諧波電流，內永磁電機，無機械傳感驅動，相對波形。
1 簡介
近年來，有很多關于永磁同步電機無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磁阻倍息或者分析凸極性轉子，這樣電機可以在低速或零速工作。為了預先估計轉子磁阻信息，控制信號或者諧波信號被人為地植入到電機中，然后從電機中提取相應的反饋信號來預測電機的轉子位置。這個反饋信號通常是高頻低增益信號，這要區別于減小扭矩抖動和提高電機效率的觀點。
本文提出了一個新穎的無位置傳感器策略，它不需要強制放入電機的諧波觀測點，這種定子的位置分析策略依賴于分析三相脈寬調制中的頻率調整引起相應的諧波電流波形變化。轉子的位置速度分析系統通過分析諧波電流產生的橢圓體軌跡空間幅角，并且適時估計速度位置情況。這種分析可在很寬的的范圍進行，這包括了負載零啟動的情況。本文從理論上描述了這種方法，給出了試驗數據和仿真結果，這些都表明控制策略的正確性。
2控制策略原理
2.1具有凸極轉子的永磁電機模型
圖l給出了凸極轉子的永磁同步電機工作模型。圖中兩個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軸在轉子參考系上，正是這樣，轉子實際位置變化率公式可以表達如下
而且  表征預估的轉子參考系，轉子的位置速度矢量  在矢量時也適用。為了使無位置傳感器可靠的工作，就必須減小位暨和速度的誤差。如 在這個電機模型可以用下面的狀態方程來表示：
2.2三相pwm載波源的頻率調整
在圖2中，pwm載波源被放置在預先估計的轉子參考系中，矢量關系式為
在定子參考系中的狀態方程如下
根據上面坐標系轉換方程，預先轉子系中pwm載波源的頻率在定子參考系中有一定的調整。換句話說，在預先估計的轉子參考系中，電機的工作載波源頻譜要加上常量ωc，如果電機的工作速度矢量為  ，置換后的表達式為：并且，如果在d軸q軸參考系中，諧波電流由頻率調整的載波源的擾動可被觀察到，那么這個變化量一定是ωc，因為它是坐標轉換的一個常量。 2.3 pwm諧波電流和轉子位置
|
