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無(wú)位置傳感器控制技術(shù)在直驅(qū)變流器中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2013-08-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

3 控制技術(shù)
3.1 檢測(cè)原理
矢量控制中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和位置可通過(guò)電機(jī)反電勢(shì)的信號(hào)鎖相得到。但由于電機(jī)反電勢(shì)不能直接測(cè)量,僅能通過(guò)測(cè)量電機(jī)機(jī)端電壓推導(dǎo)電機(jī)反電勢(shì),從而得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置。
根據(jù)電機(jī)數(shù)學(xué)模型和d,q坐標(biāo)變換,電機(jī)機(jī)端電壓與內(nèi)電勢(shì)間的角度關(guān)系如圖3所示。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/159277.htm

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由于采用id=0控制策略,Esq對(duì)應(yīng)內(nèi)電勢(shì)電壓在轉(zhuǎn)子位置角下的q軸,Esd=0?!?theta;為兩者之間的相位差。根據(jù)圖3可知:
△θ=(usd+Rsisd-ωLsdisq)/(usq+Rsisq+ωLsqisd) (5)
當(dāng)△θ=0時(shí),此時(shí)得到的相位自動(dòng)鎖到電機(jī)內(nèi)電勢(shì)的相位,從而滿足控制目的。
3.2 控制策略
根據(jù)公式計(jì)算,通過(guò)采集電機(jī)機(jī)端三相電壓和三相電流,任意給定鎖相環(huán),經(jīng)坐標(biāo)變換得到d,q軸分量,再通過(guò)計(jì)算△θ值,利用PI控制原理,控制△θ=0,從而實(shí)現(xiàn)跟蹤電機(jī)內(nèi)電勢(shì)相位控制策略??刂屏鞒炭驁D如圖4所示。

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4 仿真研究
為驗(yàn)證控制算法的正確性,搭建Matlab/Simulink仿真模型,仿真模型包括PMSM和一個(gè)背靠背三相。其中PMSM可直接得到轉(zhuǎn)子速度和實(shí)時(shí)位置,可將發(fā)電機(jī)內(nèi)部讀出的位置與基于控制方法得到的位置進(jìn)行比較,以驗(yàn)證控制算法的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)仿真參數(shù):直流電壓1 100 V,電機(jī)容量1 MW,電機(jī)電壓690 V,電機(jī)轉(zhuǎn)速18 r·min-1,電機(jī)極對(duì)數(shù)30,電機(jī)同步電抗Ld=1.9mH,Lq=3.22 mH。通過(guò)仿真,觀察轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速實(shí)測(cè)值與估計(jì)值間的差別。
為驗(yàn)證轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值的準(zhǔn)確性,系統(tǒng)在1 s前控制算法采用的轉(zhuǎn)子位置為電機(jī)實(shí)測(cè)值投入,1s后切換到估計(jì)值,觀察切換瞬間對(duì)控制過(guò)程的沖擊,得到的仿真波形如圖5所示。

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由圖5a可見(jiàn),電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速估計(jì)值均能很快跟蹤到實(shí)測(cè)值,誤差很小,能取代實(shí)測(cè)值。由圖5b可見(jiàn),在1 s前,控制策略采用實(shí)測(cè)值,機(jī)端電壓和電流較穩(wěn)定;1 s后切換到估計(jì)值,電壓和電流切換較穩(wěn)定,未出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象,進(jìn)一步驗(yàn)證了估計(jì)值能很好地跟蹤實(shí)測(cè)值。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況,電機(jī)轉(zhuǎn)速17 r·min-1,機(jī)側(cè)傳遞功率1.09 MW,觀察機(jī)側(cè)運(yùn)行狀態(tài),實(shí)驗(yàn)波形如圖6所示。

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由圖6a可見(jiàn),轉(zhuǎn)子電流(反向)與轉(zhuǎn)子位置角對(duì)齊,真實(shí)反映電機(jī)內(nèi)電勢(shì)的相位。由圖6b可見(jiàn),機(jī)側(cè)傳輸功率為1.09 MW,運(yùn)行平穩(wěn),機(jī)端功率因數(shù)正常。

6 結(jié)論
針對(duì)風(fēng)電機(jī)組廣闊的市場(chǎng)前景,提出一種基于機(jī)端內(nèi)電勢(shì)檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和位置的控制方法。重點(diǎn)介紹了該方法的實(shí)現(xiàn)原理和控制策略,并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建模型,驗(yàn)證了該方法的有效性,并將其運(yùn)用到實(shí)際工程中,效果顯著,具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)踐證明,該方法在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),應(yīng)用效果明顯,控制精度滿足要求,是無(wú)位置傳感器控制技術(shù)研究的重要方向。


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