Controle sem sensor de posição do motor síncrono de ímã permanente com base no método de injeção de alta frequência rotativa

1. Explicação do princípio

O controle sem sensor de posição PMSM é dividido principalmente em duas categorias: uma é usar a relação entre a força eletromotriz traseira e a velocidade angular elétrica na faixa de velocidade média e alta e obter informações de posição do rotor calculando a força eletromotriz traseira, como observador de fluxo, modelo método adaptativo de referência, filtro de Kalman estendido e observador de modo deslizante. O outro é o método de injeção de alta frequência usando o efeito de pólo saliente do motor, incluindo o método de injeção de corrente de alta frequência de vibração de pulso, o método de injeção de tensão de alta frequência rotativa e o método de injeção de tensão de alta frequência de vibração de pulso. dois métodos nada têm a ver com as equações matemáticas básicas, é insensível aos parâmetros do motor e tem maior robustez.
No ambiente de velocidade zero baixa, o sinal de força eletromotriz traseira da posição relevante no modelo de onda fundamental é muito fraco e a relação sinal-ruído é muito baixa ao extrair. Neste momento, o modelo de excitação de alta frequência do motor pode ser usado para realizar o controle sem sensor de posição e, em seguida, extrair injetando sinais de alta frequência O sinal de posição na resposta de alta frequência é suficiente e o método de injeção de alta frequência inclui principalmente o método de injeção de tensão de alta frequência rotativa e o método de injeção de tensão de alta frequência de vibração de pulso.
O método de injeção de tensão de alta frequência rotativa injeta sinais de tensão de alta frequência nos eixos α e β, respectivamente, sob o sistema de coordenadas estacionárias bifásicas (a-β) e, em seguida, detecta a resposta de corrente de alta frequência do motor através de um filtro passa-faixa (BPF). A resposta da corrente de frequência contém componentes de sequência positiva e componentes de sequência negativa. Somente a fase dos componentes de sequência negativa pode extrair o sinal de posição e, em seguida, usar o filtro passa-alto de eixo síncrono (SFF) para filtrar os componentes de sequência positiva e, finalmente, obter as informações de posição e velocidade do rotor. , este método é mais fácil de implementar e tem melhor desempenho em baixas velocidades [. O método de injeção de tensão de alta frequência rotativa tem melhor imunidade à interferência em baixas velocidades, mas também é afetado pelo atraso do filtro e aquisição de sinal DSP e atraso de controle, e a fase estimada do rotor será atrasada. Para o problema de atraso, um algoritmo de compensação é geralmente usado para extrair a quantidade de erro do componente de corrente de sequência positiva de alta frequência para compensar o erro de identificação da posição do rotor para melhorar a precisão da identificação da posição. O método de injeção de frequência
não possui O diagrama de blocos do sistema de controle do sensor de posição é o seguinte:
insira a descrição da imagem aqui Este diagrama de blocos é construído em matlab/simulink conforme mostrado na figura a seguir:
Para extrair as informações de posição do rotor na resposta de corrente de alta frequência de sequência de fase negativa, a corrente de frequência fundamental, a corrente harmônica de baixa ordem, a corrente harmônica de frequência de comutação PWM e a corrente de alta frequência de sequência de fase positiva na corrente do terminal do motor devem ser bem filtradas . A diferença de amplitude entre a corrente fundamental e a corrente de alta frequência é muito grande, e a frequência portadora é muito maior do que a frequência de alta frequência injetada, ambas as quais podem ser filtradas por um filtro passa-banda convencional (BPF). A direção de rotação do componente de sequência de fase positiva da corrente portadora é oposta àquela do componente de sequência de fase negativa, de modo que o componente de corrente de sequência positiva pode ser filtrado pelo filtro passa-alto de eixo síncrono (Filtro de estrutura síncrona, SFF).
O filtro passa-alto do sistema de eixo síncrono transforma o vetor de corrente de alta frequência em um sistema de coordenadas de referência que gira sincronizadamente com o vetor de tensão de alta frequência injetado por meio da transformação de coordenadas. Um filtro passa-alto o remove.
Após a filtragem, o sinal restante é o componente de corrente de alta frequência de sequência de fase negativa, que é um sinal útil que pode ser usado para rastrear pólos salientes. Sua expressão vetorial é: Para extrair as informações de posição do rotor da corrente de alta frequência de sequência
insira a descrição da imagem aqui
negativa componente, o método do observador de rastreamento de posição do rotor é comumente usado no momento. Seu diagrama de blocos de implementação é o seguinte: