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  • 頭條南航學(xué)者提出高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置誤差全補(bǔ)償?shù)男路椒?/span>
    2022-04-18 作者:王曉琳、劉思豪、顧聰  |  來源:《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》  |  點(diǎn)擊率:
    導(dǎo)語轉(zhuǎn)子位置信息的精度影響高速永磁同步電機(jī)的運(yùn)行性能,在高速運(yùn)行條件下,轉(zhuǎn)子位置估算容易受到環(huán)路濾波器和電機(jī)參數(shù)偏差等非理想因素的影響。南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院的研究人員王曉琳、劉思豪、顧聰,在2021年第20期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文,提出了一種適用于高速永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置估算誤差全補(bǔ)償方法,能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)路濾波器和電感參數(shù)偏差所造成誤差的補(bǔ)償。

    高速永磁同步電機(jī)(High-Speed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM)因具有體積小、質(zhì)量輕和高功率密度等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于高速機(jī)床、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)以及飛輪儲(chǔ)能等領(lǐng)域。高速運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子位置的精度對電機(jī)的運(yùn)行性能至關(guān)重要。

    轉(zhuǎn)子位置的獲取方式主要包括機(jī)械式的位置傳感器和無位置傳感器算法。其中,機(jī)械式的位置傳感器會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性,增加系統(tǒng)的體積與成本,因此,常采用無位置傳感器算法。有學(xué)者將無位置傳感器算法分為基于電機(jī)模型的直接估算法、基于狀態(tài)觀測器的閉環(huán)算法以及信號(hào)注入法。其中,轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器基于電機(jī)的電壓方程,直接計(jì)算出轉(zhuǎn)子磁鏈在坐標(biāo)軸的分量以實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位置估算,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、簡單易行,得到了較為廣泛的應(yīng)用。

    在高速運(yùn)行條件下,采用無位置傳感器算法容易受到諸多非理想因素的影響,造成明顯的轉(zhuǎn)子位置估算誤差。為解決這些問題,南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院的研究人員首先對高速運(yùn)行條件下環(huán)路濾波器、電感參數(shù)偏差或電壓電流采樣偏差等非理想因素所造成的轉(zhuǎn)子位置估算誤差進(jìn)行分析,并歸納為基頻相關(guān)和非基頻兩種類型。

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    圖1 轉(zhuǎn)子位置估計(jì)器結(jié)構(gòu)

    為統(tǒng)一補(bǔ)償各類位置估測誤差,他們提出一種基于自適應(yīng)基準(zhǔn)鎖相環(huán)的轉(zhuǎn)子位置誤差全補(bǔ)償方法:一方面,對誤差信號(hào)進(jìn)行重構(gòu),并通過鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop, PLL)得到與基頻相關(guān)誤差的補(bǔ)償值;另一方面,鎖相環(huán)基準(zhǔn)隨最小電流目標(biāo)值進(jìn)行自適應(yīng)實(shí)時(shí)調(diào)整,從而到達(dá)對非基頻相關(guān)誤差的補(bǔ)償。科研人員基于一臺(tái)高速永磁同步電機(jī)進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提出的轉(zhuǎn)子位置估算誤差全補(bǔ)償方法的有效性。

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    圖2 高速永磁同步電機(jī)與驅(qū)動(dòng)平臺(tái)

    科研人員表示該方法的優(yōu)勢在于:1)無需對位置估算誤差準(zhǔn)確定量,即可實(shí)現(xiàn)對位置估算誤差的全補(bǔ)償;2)補(bǔ)償算法中未引入敏感參數(shù),具有一定的魯棒性;3)該方法與轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器相配合,在電感參數(shù)誤差為100%的情況下,能夠準(zhǔn)確地估計(jì)轉(zhuǎn)子位置,提高了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器的適用性和魯棒性。

    本文編自2021年第20期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“基于自適應(yīng)基準(zhǔn)鎖相環(huán)的高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置誤差全補(bǔ)償方法”,作者為王曉琳、劉思豪 等。

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