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电机与控制学报 2020年第7期24卷 121-129页

作者：吴春陈子豪傅子俊浙江工业大学信息工程学院杭州310023 杭州士兰微电子股份有限公司杭州310012

针对高可靠性和对计算速度要求较高场合,提出一种采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现的永磁同步电机(PMSM)全速范围无位置传感器控制策略,包括电流闭环预定位、恒电流变频(I/F)启动、平滑切换策略和龙伯格状态观测器。电流闭环预定位... 详细信息

针对高可靠性和对计算速度要求较高场合,提出一种采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现的永磁同步电机(PMSM)全速范围无位置传感器控制策略,包括电流闭环预定位、恒电流变频(I/F)启动、平滑切换策略和龙伯格状态观测器。电流闭环预定位在定位阶段可以限制电流幅值,并采用I/F启动将PMSM拖动至一定转速后平滑切换至龙伯格状态观测器闭环控制,所述龙伯格状态观测器建立在估计直交轴坐标系的扩展反电动势模型上。所提策略全部采用Verilog硬件描述语言进行编程,并采用状态机思想,降低FPGA逻辑单元消耗。实验结果表明,在全转速范围内所提策略在额定负载启动、速度阶跃、突加突减负载等情况下,具有良好的动、静态性能。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制龙伯格状态观测器电流闭环预定位位置平滑切换现场可编程逻辑门阵列

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混合式电机无传感器控制的研究

混合式电机无传感器控制的研究

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作者：陈乾浙江大学

学位级别：硕士

混合式电机作为一种结构特殊的永磁同步电机,被广泛应用于自动化设备及仪器仪表中,通常以开环方式运行,电机性能难以得到充分发挥,其应用领域受到限制。随着微处理器性能的提高,无传感器控制技术得到了广泛应用。为了提升混合式电机的... 详细信息

混合式电机作为一种结构特殊的永磁同步电机,被广泛应用于自动化设备及仪器仪表中,通常以开环方式运行,电机性能难以得到充分发挥,其应用领域受到限制。随着微处理器性能的提高,无传感器控制技术得到了广泛应用。为了提升混合式电机的运行性能,拓展其应用领域,本文对混合式电机无传感器矢量控制技术进行研究。由于混合式电机极对数多,对MCU的运算速度要求高;其磁路等效气隙小,具有良好的弱磁特性。因此本文使用龙伯格观测器实现了对混合式电机的无传感器控制,采用电压反馈法进一步实现了弱磁控制。混合式电机的多极对数特征会放大电机转速波动对观测反电势造成的影响,加剧观测速度的不稳定性而进一步使驱动性能变差。本文在仿真分析的基础上提出了改进手段,将观测电角速度信号经过缓冲器处理后再进行速度闭环,提高了电机运行稳定性。为了提高电机切换闭环过程的平顺性,提出了一种软切换控制策略,在5ms内由电流闭环切换至转矩闭环,再由转矩闭环切换至速度闭环,减小了切换过程的转矩波动。本文针对三相50对极混合式永磁同步电机设计了驱动器PCB,结合了电流采样、MOS管驱动、串口通讯、过流保护等模块。在完成样板调试、实验平台搭建与电机控制软件设计的基础上,使用1000线增量式光电编码器验证无传感器算法有效性。实验结果表明,使用改进的无传感器弱磁控制方案,混合式电机可在基速的10%以下(50r/min)切换至速度闭环模式,状态观测器观测误差小于0.2°机械角度,启动定位阶段旋转角度小于3.6°机械角度,电机弱磁范围可达到基速的3倍。

关键词：混合式永磁同步电机无传感器控制龙伯格状态观测器弱磁控制缓冲器软切换策略

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