永磁同步电机FOC控制位置检测算法

基于推算感应电压的无传感器突极型无刷DC马达控制1、无传感器控制系的概要
无传感器控制系概要可由图1表示。其中,用速度指令
*
θ与推算的速度
M
竹炭颗粒
θ的误差,
调浆桶根据PI控制的方法计算出电流指令i*,接着就是电流控制,电流控制也是由PI控制构成,电流控制的出力加上推算的感应电压eM就可以得出要施加在马达上的电压值。而在位置,速度推
定模块中,控制器是根据电压指令及检测出的马达电流i 来计算感应电压eM、回转子位置
M
θ
的推算值。
折叠收纳箱
M
θ也是根据eM计算得来,为了除去噪音的成份,追加一个低通滤波器LPF,最终
得到用于反馈控制的推算的速度
M θ。
图1 无传感器控制系的构成
2、电压方程式及推定原理
图2是突极形无刷DC马达的一对极的解析模型,在马达的转子上定义的d-q轴电压方程式可用式1表示
这里,
θ、R、L d、L q、K E指的是转子的转数、定子线圈的电阻、d轴的电感、q轴的电感,
感应电压常数。另外p为微分演算子。图2中所示的感应电压矢量e,可由大小为e、方向为q 轴方向的矢量来表示。
图2 突极形无刷DC马达的解析模型
因为在无传感器控制中,d-q轴的正确的位置θ、速度
θ是不知道的,因为在图2 中引入
了与推定的感应电压eM相对应的γ-δ轴,通过控制eM与e一致,进行位置与速度的推定。至于如何使eM 与e一致,实际上是先根据eM计算出相对应的推算的电流值,而实际的电流值是可以通过检测得到的,因此又可以求出推算的电流值与实际电流值的误差值,因为推定的感应电压eM与实际的感应电
压e的差值与此电流差值是相当的,这样,就可以通过电流的误差值来推算出感应电压eM与e的误差值。得到eM与e的误差值后,就可以实现使eM和e拉长虾
一致的控制目的。
而对于根据eM也是可以推算出转子的位置的,具体是因为感应电压是与转子转速有关系
的,因为可以推算出转子的转速
M
θ≈eM/K E,这样再根据转子的转速就可以推算出转子的位
M θ。
用γ-δ的位置Mθ,转子转速
M
θ,把式1进入座标变换可得到以下电压方程式:
在上式中△θ实际上就是推定的γ-δ轴座标系与实际d-q轴座标系的角度误差,这个值因为电压方程式比较复杂,是很难求解出来的,于是为了实现对位置及速度的推算的目的,把式3进行简化,得出一个近似的方程式。具体是,因为式3中,右边的第一项,用电阻和电感表示的电压压降与右边第二项相比十分的小,这样的话,可以把△θ作零处理,即△θ=0得到近似的方程式。即把△θ=0代入式5后,再重写式3得到式6,如下所示:
3、用欧拉近似原理把式6改写成离散式的话,并把电流写在左边的话,可得到式7,如下所示
s4爆炸这样的话,把上式左边的电流更换为推算的电流值iM(n),把右边第三项的感应电压e值更换为推算的感应电压eM值,则可得到式8,如下所示
式7是实际电流的表达式,式8是推算电流的计算表达式,这样的话,根据两式就可以得出误差电流△i(实际电流-推算电流)的计算表达式,如下所示:
根据式9可以计算出γ轴及δ的电流误差值△γi、△δi的值,并且可以看出△θ、△e分别与△γi、△δi对应的。这样的话,对电流误差值△γi、△δi分别乘上一个推定的比例系数Kθ,Ke,则可以计算出△θ、△e的值,
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再根据下式,则可以计算出推算的感应电压值及推算的转子位置。
这里,式12中的第三项,表示的是在一个周期的位置移动量。
最后,我们可以根据下式把推算的转子转速(角速度)求解出来
即角速度=(前次的角度位置-本次角度位置)/时间
因为式13中的
M
θ的计算实际上是微分计算,会产生噪音的影响,因此,可通过数字低通滤
波方法(LPF)消除噪音,得到没有噪音影响的角速度值
M
θ,如式14所示
这里K值是低通滤波系数。

本文发布于:2024-09-20 20:34:03,感谢您对本站的认可!

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标签:电压   推算   电流   控制   感应
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