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基于静止轴系改进高频方波注入同步磁阻电机无传感器控制

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admin 发表于 2024-12-14 11:26 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于静止轴系改进高频方波注入同步磁阻电机无传感器控制
摘要:同步磁阻电机因为其成本低、可靠性高,发展前景可观.在低速域无传感器控制方面,因同步磁阻电机转子具有凸极性,使用高频方波信号注入方法进行转子角度估计最为合适.但是,电机在低速运行中伴随着交直轴电感交叉饱和问题,该问题影响着电机的动稳态性能.为此,对传统高频方波注入控制方法进行改进,提出基于静止轴系的双高频方波注入无传感器控制方法,降低高频幅值带来的高频转矩脉动,抑制因交叉饱和效应导致的角度估计误差,提高电机动稳态性能.在1.5kW同步磁阻电机实验平台上进行实验验证.结果表明,与传统高频注入法相比,改进高频注入法消除了交叉饱合引起的角度估计误差,并降低高频信号带来的转矩脉动问题,提高了电机的动稳态性能.

Abstract:Duetotheircostadvantagesandstablestructure,synchronousreluctancemotorshavebecomeincreasinglypopularforlow-costACspeedregulation.Toestimatetherotoranglewithoutsensorsinthelow-speeddomain,thehigh-frequencysquarewavesignalinjectionmethodismostappropriateduetothesynchronousreluctancemotor'sdistinctsaliency.However,becauseofthenonlinearcharacteristicsofthedandq-axisinductors,theparametervariationcausedbythecross-couplingeffectduringlow-speedoperationandloadingaffectsthedynamicandsteady-stateperformanceofthemotor.Therefore,thispaperexploresthesensorlesscontrolofhigh-frequencysquarewaveinjectioninthelow-speeddomainandaccountsforcross-coupling.Firstly,basedonstaticshafting,themathematicalmodelofsynchronousreluctancemotorsisestablishedusingcoordinatetransformationtheory.Themotorexperimentiscarriedoutusingthetraditionalspeed-freecontrolmethodofhigh-frequencysquarewaveinjection.Theresultsshowthatignoringtheeffectofcross-saturationonangleestimationalsocauseadditionaltorqueripplesfromhigh-frequencyexcitationcurrentfluctuations,adverselyaffectingdynamicandsteady-stateperformanceofthemotor.Furthermore,astaticmethodisadoptedtodeterminetheofflineparametersofthesynchronousreluctancemotorandfittheinductancefluxrelationship.Basedonthefittedmodel,theinfluenceoftheinductancenonlinearityanditscross-couplingeffectontherotorpositionestimationisanalyzed,andtheangleestimationerrorcausedbythecross-couplingeffectiscalculated.Thetraditionalhigh-frequencysquarewaveinjectioncontrolmethodisenhancedintwoways.Firstly,thecross-couplingeffectisconsideredinthedecouplingprocessofrotorpositionestimationsignals,andanglecompensationisaddedtoensureangleestimationaccuracy.Secondly,thedoublehigh-frequencysquarewaveinjectionisusedinsteadofthetraditionalsingleD-axisinjectiontoreducehigh-frequencyexcitationcurrentfluctuationsandtorqueripplescausedbyhigh-frequencyamplitude.Finally,asimulationplatformisbuiltinMatlab,andcomparativetestsofspeedstep,suddenloading,andzerospeedloadingareconductedona1.5kWsynchronousreluctancemotortestbed,whichverifiesthefeasibilityandeffectivenessoftheimprovedcontrolmethod.Simulationandexperimentalresultsshowthatthemotorparameterschangingwiththecurrentcanbeobtainedbyoff-lineparameteridentificationofthemotor.Therotorpositionerrorcansolvethemotorbeingoutofcontrol,whichiscausedbychangesintherotorpositionestimationerrorwhentheloadofthesynchronousreluctancemotorissuddenlyaddedorreduced.Atthesametime,theshafthigh-frequencyinjectionisaddedaccordingtothesingleshafthigh-frequencyinjectionsignal,whichhasaninhibitioneffectonhigh-frequencytorqueripplesandimprovesthedynamicandsteady-stateperformanceofthemotor.

作者:王建渊  李英杰  景航辉  张彦平  王海啸Author:WangJianyuan  LiYingjie  JingHanghui  ZhangYanping  WangHaixiao
作者单位:西安理工大学电气工程学院西安710048
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(12)
分类号:TM352
关键词:同步磁阻电机  双高频方波注入  离线参数辨识  高频转矩脉动  交叉饱和  
Keywords:Synchronousreluctancemotor  doublehigh-frequencysquarewaveinjection  offlineparameteridentification  highfrequencytorqueripple  crosssaturation  
机标分类号:TM351TN752TN958
在线出版日期:2024年7月19日
基金项目:国家自然科学基金,中国博士后科学基金面上项目,陕西省自然科学基础研究计划一般项目基于静止轴系改进高频方波注入同步磁阻电机无传感器控制[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(12)王建渊  李英杰  景航辉  张彦平  王海啸同步磁阻电机因为其成本低、可靠性高,发展前景可观.在低速域无传感器控制方面,因同步磁阻电机转子具有凸极性,使用高频方波信号注入方法进行转子角度估计最为合适.但是,电机在低速运行中伴随着交直轴电感交叉饱和问题,该...参考文献和引证文献
参考文献
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基于静止轴系改进高频方波注入同步磁阻电机无传感器控制.pdf
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