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全速度范围船舶无位置传感器永磁同步电机转子位置辨识
| 论文题名： | 全速度范围船舶无位置传感器永磁同步电机转子位置辨识 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;永磁同步电机;无位置传感器;信号注入;全速度范围;转子位置辨识 |
| 摘要： | 为减小船舶电力推进系统复杂程度、降低成本、提高推进系统可靠性，采用无位置传感器永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）控制技术取代编码器。本文采用改进方波注入、根据转矩方程计算转子位置估算误差和算法融合的策略，改善转子位置辨识精度低和全速度范围转子位置辨识的问题，主要内容如下： 首先，针对逆变器电压非线性误差和电机相电流测量误差降低电机转子位置辨识精度的问题，采用多次注入电压提高转子位置辨识精度的改进方波注入方法。PWM频率较高，多次注入电压之后，用相邻PWM周期内电压方程作差，电压方程中的逆变器电压非线性误差和相电流测量误差可以忽略，从而减小逆变器电压非线性误差和相电流测量误差对电机转子位置辨识的影响，提高转子位置辨识精度；其次，针对交叉耦合效应降低电机转子位置辨识精度的问题，采用基于电机转矩方程计算转子位置误差并用于补偿的方法。永磁同步电机在负载运行状态下存在交叉耦合效应，该效应造成电机的磁凸极与机械凸极的偏移，而该偏移进一步影响电机转子位置估算精度，通过改变电流矢量的方向，利用电机转矩方程求解出由交叉耦合效应造成的转子位置估算误差并进行补偿，从而提高电机转子位置辨识精度。最后，针对无位置传感器永磁同步电机在全速度范围运行的问题，提出将一种适用于中高速的零电压注入法与适用于零低速的改进方波注入法相结合的方法。方波电压注入法和零电压注入法在零低速与中高速的分界点附近，采用加权平均的方式进行算法切换，使得电机转速过渡过程更加平滑，实现全速度范围内的无位置传感器永磁同步电机转子位置辨识。 综上所述，本文主要从提高电机转子位置辨识精度和无位置传感器永磁同步电机全速度范围运行展开研究。通过采用改进方波信号注入方法，减小由逆变器电压非线性误差和相电流测量误差对转子位置辨识精度带来的影响；通过电机的转矩方程计算并补偿由交叉耦合效应造成的电机转子位置估算误差；通过将改进方波信号注入方法与零电压注入方法相结合，实现全速度范围永磁同步电机转子位置辨识。 |
| 作者： | 李祥康 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘彦呈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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