正负高频脉冲电压注入的 永磁同步电机无位置传感器控制.pdf

提出一种正负高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法；研究基于旋转坐标系下电流响应的单锁相环角位置信息提取方式，简化算法结构；提出在不中断的高频注入电压信号上叠加直流电压偏置的方法，通过电流振荡幅值实现磁极方向准确判断。400W 永磁电机系统上的实验结果验证了所提方法的有效性。 【正负高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器控制】 正负高频脉冲电压注入技术是一种针对永磁同步电机（PMSM）无位置传感器控制的创新方法。在传统的PMSM控制中，转子位置信息是至关重要的，通常由位置传感器提供。然而，这种依赖于传感器的方案增加了系统的复杂性和成本，并可能导致可靠性问题。因此，无位置传感器的控制策略被广泛研究，以实现更高效、可靠的电机运行。 本文提出的方法基于正负高频脉冲电压注入，以消除对物理位置传感器的依赖。这种方法的主要思路是通过在电机的定子绕组中施加高频脉冲电压，利用电机内部的电磁响应来推断转子的位置信息。具体来说，研究集中在以下几个方面： 1. **旋转坐标系下的电流响应分析**：在电机的交流侧，通常使用克拉克变换和帕克变换将三相电流转换为直轴（d轴）和交轴（q轴）电流。通过对这些电流的响应进行分析，可以提取出转子角度的信息。通过单锁相环角位置信息提取方式，简化了传统算法结构，降低了计算复杂性。 2. **叠加直流电压偏置**：为了更准确地判断磁极方向，文章提出在持续的高频注入电压上叠加直流电压偏置。这种叠加使得电流振荡幅度发生变化，根据振荡幅度的差异可以识别出磁极的正负方向，从而确定转子的精确位置。 3. **磁极检测**：利用高频电流响应的振荡幅值进行磁极检测是该方法的关键。在高频注入电压的作用下，电机内部磁路的磁通变化导致电流振荡，振幅的变化与磁极位置直接相关。通过对振幅的实时监测和处理，可以实现对转子位置的连续跟踪。 实验验证在400W的永磁电机系统上进行，结果表明，提出的正负高频脉冲电压注入方法能够有效地实现无位置传感器的控制，且具有较高的精度和稳定性。与传统的滤波方法相比，这种方法减少了滤波环节，简化了控制器设计，提高了系统的实时性能。 此研究对于PMSM的无传感器控制技术具有重要意义，特别是在零速和低速运行条件下，能有效克服反电动势信号弱的问题。此外，它对提高电动车、伺服驱动和其他需要高效、低成本驱动系统的应用中的电机控制性能具有潜在价值。通过这种方式，可以降低系统成本，提升整体系统可靠性，进一步推动永磁同步电机在各种工业领域的广泛应用。