Control sin sensor de posición del motor síncrono de imanes permanentes basado en el método de inyección de alta frecuencia rotatoria
1. Explicación del principio
El control sin sensor de posición PMSM se divide principalmente en dos categorías: una es utilizar la relación entre la fuerza electromotriz trasera y la velocidad angular eléctrica en el rango de velocidad media y alta, y obtener información de la posición del rotor mediante el cálculo de la fuerza electromotriz trasera, como observador de flujo, modelo método adaptativo de referencia, filtro de Kalman extendido y observador de modo deslizante. El otro es el método de inyección de alta frecuencia que utiliza el efecto de polo saliente del motor, incluido el método de inyección de corriente de alta frecuencia de vibración de pulso, el método de inyección de voltaje de alta frecuencia giratorio y el método de inyección de voltaje de alta frecuencia de vibración de pulso. dos métodos no tienen nada que ver con las ecuaciones matemáticas básicas, es insensible a los parámetros del motor y tiene mejor robustez.
En el entorno de velocidad cero-baja, la señal de fuerza contraelectromotriz de la posición relevante en el modelo de onda fundamental es muy débil, y la relación señal-ruido es demasiado baja cuando se extrae.En este momento, el modelo de excitación de alta frecuencia del motor se puede utilizar para realizar un control sin sensor de posición y luego extraer mediante la inyección de señales de alta frecuencia. La señal de posición en la respuesta de alta frecuencia es suficiente, y el método de inyección de alta frecuencia incluye principalmente el método de inyección de voltaje de alta frecuencia giratorio. y el método de inyección de voltaje de alta frecuencia de vibración de pulso.
El método de inyección de voltaje de alta frecuencia giratorio inyecta señales de voltaje de alta frecuencia en el eje α y el eje β respectivamente bajo el sistema de coordenadas estacionario de dos fases (a-β), y luego detecta la respuesta de corriente de alta frecuencia del motor a través de un filtro de paso de banda (BPF).La respuesta de corriente de frecuencia contiene componentes de secuencia positiva y componentes de secuencia negativa.Solo la fase de los componentes de secuencia negativa puede extraer la señal de posición, y luego usar el filtro de paso alto de eje síncrono (SFF) para filtrar los componentes de secuencia positiva, y finalmente obtener la información de posición y velocidad del rotor. , este método es más fácil de implementar y tiene mejor desempeño a bajas velocidades [. El método de inyección de voltaje de alta frecuencia giratorio tiene una mejor inmunidad a la interferencia a bajas velocidades, pero también se ve afectado por el retraso del filtro y la adquisición de la señal DSP y el retraso del control, y la fase estimada del rotor se retrasará. Para el problema de retraso, generalmente se usa un algoritmo de compensación para extraer la cantidad de error del componente de corriente de secuencia positiva de alta frecuencia para compensar el error de identificación de posición del rotor para mejorar la precisión de identificación de posición. El método de inyección de frecuencia
no tiene El diagrama de bloques del sistema de control del sensor de posición es el siguiente:
Este diagrama de bloques está construido en matlab/simulink como se muestra en la siguiente figura:
Para extraer la información de posición del rotor en la respuesta de corriente de alta frecuencia de secuencia de fase negativa, la corriente de frecuencia fundamental, la corriente armónica de bajo orden, la corriente armónica de frecuencia de conmutación PWM y la corriente de alta frecuencia de secuencia de fase positiva en la corriente del terminal del motor deben estar bien filtradas. Señal. La diferencia de amplitud entre la corriente fundamental y la corriente de alta frecuencia es muy grande, y la frecuencia de la portadora es mucho más alta que la frecuencia de alta frecuencia inyectada, las cuales pueden filtrarse mediante un filtro de paso de banda convencional (BPF). La dirección de rotación del componente de secuencia de fase positiva de la corriente portadora es opuesta a la del componente de secuencia de fase negativa, por lo que el componente de corriente de secuencia positiva puede ser filtrado por el filtro de paso alto de transmisión síncrona (Synchronous Frame Filter, SFF).
El filtro de paso alto del sistema de eje síncrono transforma el vector de corriente de alta frecuencia en un sistema de coordenadas de referencia que gira sincrónicamente con el vector de voltaje de alta frecuencia inyectado a través de la transformación de coordenadas. Un filtro de paso alto lo elimina.
Después del filtrado, la señal restante es el componente de corriente de alta frecuencia de secuencia de fase negativa, que es una señal útil que se puede utilizar para rastrear los polos salientes. Su expresión vectorial es: Para extraer la información de posición del rotor de la corriente de alta frecuencia de secuencia
negativa componente, el método del observador de seguimiento de la posición del rotor se usa comúnmente en la actualidad. Su diagrama de bloques de implementación es el siguiente:
Dos, introducción al módulo de diagrama de bloques simulink
2.1 Módulo de lazo de velocidad
2.2 Módulo de lazo de corriente (Iq es lo mismo que Id)
2.3 Módulo inversor
El módulo subsystem2 es:
2.4, módulo PMSM (general)
2.5 Módulo SFF (filtro de paso alto de ejes síncronos)
en
2.6 Módulo heterodino (el nombre en el diagrama de bloques es método)
en
2.7 Módulo observador (observador)
2.8 Módulo de tensión de alta frecuencia inyectado
Uno de ellos es sin y el otro es cos
parámetro cos:
parámetro sin:
2.9 Parámetros de filtro del diagrama de bloques
3. Diagrama de forma de onda de simulación
3.1 Diagrama de error de velocidad
3.2 Velocidad real y velocidad estimada
3.3 Error de rotor
3.4 Rotor real y rotor estimado
Cuatro Resumen
En términos generales, sigue siendo bueno, pero el error es relativamente grande.