电机的应用相当广泛,永磁同步电机以其效率高,体积小,噪声低,可靠性高等优点逐渐取代交流异步电机,成为电机控制的主流。绝大多数永磁同步电机调速控制系统采用机械式位置传感器得到电机的位置和转速信息,以形成闭环控制;但机械传感器存在可靠性低、成本高、应用场所受限等缺点。我们研究团队致力于研究不使用传感器的条件下仍然能够达到有传感器时的控制精度,同时实现电机高效率运行。
核心发明内容可以归纳为以下五个方面:
1.电机参数辨识 永磁同步电机是一个多变量,强耦合,非线性的复杂控制对象,如果期望获得良好的控制效果,需要精确的数学模型,另外电机的系统电路设计、控制参数整定、观测器构造等研究,往往都依赖于精确的电磁参数,如定子电阻、dq轴电感等,本项目致力于提高电机参数辨识精度。
2.中高速下转子位置检测与控制 无刷直流电机运行在中高速阶段时进行转子位置与速度观测依赖于基波数学模型,通过测量出电机的定子电压、定子电流、反电动势和磁链等包含转速和位置信息的相关物理量,进而解调出转子速度及位置信号。这类方法如何进一步提高转子位置的检测精度,是需要重点研究的内容。
3.零低速下转子位置检测与控制 电机运行于零低速工况时,由于反电动势的幅值没有或者较小,电机反电动势幅值的提取存在困难,很难有效再利用该方法估计出电机转子位置和速度信息。目前的零速转子定位中,需要旋转一个角度,这在高精度伺服系统中是不允许的。在低速工况中,精确获取电机的位置与转速信息,特别是将该技术运用到产品中,推向市场,还有一些理论和技术问题有待进一步研究与完善。
4.过渡区间的转子位置检测与控制 由于中高速工况和零低速工况的转子位置检测与控制方法不同,过渡区间的转子位置检测与控制是一项重要研究内容,是建立全速度范围内无位置传感器矢量控制系统的必要环节,关系到全速度范围内无位置控制系统的成败。
5.电机高效率运行 我国电机耗电占社会用电总量的64%,电机效率提高1个百分点,节能减排的效果相当可观。