永磁同步电机初始转子位置估计方法的研究

摘要

永磁同步电机(PMSM)具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高等优点，已广泛应用于各种高精度控制场合。高性能的直接转矩控制(DTC)需要准确知道转子的初始位置，如果转子初始位置估计误差超过±30°电角度，则会导致在错误的扇区里选择空间电压矢量，直接导致起动失败，因此为了实现电机的顺利起动和可靠运行，必须首先要准确知道转子的初始空间位置。转子初始位置的准确估计是实现永磁同步电机无位置传感器DTC运行的基础。
　　 首先对现有的永磁同步电机初始转子位置估计方法及无传感器控制技术研究进展进行了综述，其次建立了不同坐标系下永磁同步电机的数学模型，阐述了直接转矩控制下采用高频信号注入法对永磁同步电机初始转子位置进行估计的基本原理，详细讨论了电机静止时转子初始位置及实时转子位置估计的基本原理，以及电机磁极检测的基本原理，针对高频信号注入法可能存在的系统误差，对初始转子位置估计加入角度补偿，并在此基础上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了永磁同步电机无位置传感器DTC系统的仿真模型。通过仿真研究，验证了该初始转子位置估计算法的正确性，并仿真研究了电机参数对此方法估计性能的影响。
　　 最后利用TI公司推出的数字信号处理器DSP芯片TMS320F2812，实现了基于高频信号注入法的永磁同步电机初始转子位置估计，实验结果验证了该方法的可行性和适用性。