永磁同步电动机
2009,36(7)
测试技术与检测设备ξEMCA
施加相同电压脉冲时电流值也是不同的,id^的幅值随角度θ的变化而变化,这为转子初始位置的确定提供了理论依据。2.2 初始角度检测实现方法
为检测转子初始位置,任意估计d轴位置为
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d,在d轴方向施加电压矢量后检测产生的电流。但是,如果施加的电压为单一方向的脉冲,由于电机绕组具有较大的电感,当电压撤去后产生的电
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信号多采用微处理器产生。在进行转子初始位置
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检测时,通过处理器可任意选定d轴,并在d轴方向上通过PWM施加图3所示的电压,分别检测正、负两个方向的电流幅值id^max和id^min。为了能清楚地体现出饱和特性对电流的影响,将正负电流的绝对值作差:
Δi=-sign(90°-|θ|)
L-L+
-
流不能立刻衰减为零,这会影响下一次电压脉冲的施加。因此,在施加正向电压脉冲后还要施加等时间的反向电压,使正向电流迅速下降,这样就可以立即进行下一次的电流检测。压波形如图3所示,1/4周期的正向电压/4周期的正向电压,。这样,产生的平均电流值就很小,相应的转矩也很小,不会使
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转子发生转动。
2
^dt(1+cos2θ)ud
∫
(6)
:Δimax=|id^max|-^m|T,则:
i=-sign(90°-|θ|)
Ld-Ld
+
-
2
(1+cos2θ) ud T
(7)
由式(7)可看出,电流差值Δimax为θ的函数,估计出的d轴与d轴角度越接近,θ越小,Δimax值越大。因此,使Δimax取最大值的d轴就是准确的
d轴位置。通过逐步给定d轴,寻找其中使Δimax
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^
^
图3 d轴施加电压与电流波形
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最大的一个来确定d轴位置。
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但d给定的方式也会对初始位置检测的准确程度和快慢产生影响,在向电机绕组施加电压时
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可按照以下所示的两种方式选取d轴:
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(1)每隔一定角度按d1、d2、d3…顺序施加电压,选取使Δimax最大的d;
(2)先在定子坐标系的0°、90°、180°、270°方
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向施加电压,选取使Δimax最大的两个d1、d2轴,检
Δimax2,然后选择两轴的角平分线测电流为Δimax1、
作为d3,假若Δimax2>Δimax1,则选取d2、d3角平分线作为d4,依次类推,一直检测dn到理论上可实现360°/2精度。
上述两种方法分别如图5(a)、(b)所示。可以看出第一种方法易于实现,在处理器中编程较简单,但是效率和精度相对较低;方法二实现起来相对复杂,但是由于采用了“二分法”,效率大大
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提高,而且能获得较高的精度。
n
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选定了电压波形后,要将其通过一定的方式施加到电机绕组中。在PMSM系统中采用矢量控制时其部分结构如图4所示
。
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3 仿真结果
图4 PMSM矢量控制系统部分结构图
由于在PMSM调速系统中,脉宽调制(PWM)
为验证和评估上述方法,利用MATLAB进行了仿真分析。首先建立了具有饱和特性的PMSM
Ω,ψf=0.175Wb,模型,电机参数如下:Rs=2.3
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