交流電動機速度センサレスベクトル制御システムの新設計手法

交流电机无速度传感器矢量控制系统设计新方法

基本信息

批准号：
16656090
负责人：
林洋一
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、誘導電動機および永久磁石同期速度の速度センサレス制御系の解析に瞬時値ベクトルを用いることにより得られた簡便で分かり易い制御系設計手法が、実システムに適用できるかどうかを実験的に確かめるとともに、その過程で明らかとなる各種問題点を解決することを目的とした。その主な結果は以下の通りである。1.実験により、新しい手法により設計した誘導電動機および永久磁石同期電動機の速度センサレス制御システムは基本的に実用レベルの性能を持つことが明らかとした。2.制御系の設計においてはモータのモデル化を如何に正確に行うかがキーポイントとなるが、モータモデルを複雑にすると、提案手法の利点が損なわれる。そこで、適応オブザーバーには簡単なモデルを用い、これで考慮しないもの(インバータのデッドタイムによる電圧制御誤差、電動機の鉄損、永久磁石による誘起電圧の高調波成分など)についてはフィードフォワードによりキャンセルする構成としたが、実験によりその有効性を検証することができた。3.永久磁石同期電動機のモデル化では、電機子インダクタンスの磁気飽和が最も大きな問題となった。そこで、モータを拘束せずにd軸、q軸での励磁試験を行う手法を開発し、磁気飽和を考慮した電機子インダクタンスの近似式を求めて制御系に組み込んだ。この結果、広い速度および負荷範囲で安定な運転を実現することができた。4.誘導電動機のモデル化では、励磁インダクタンスの磁気飽和および鉄損の影響が問題となった。そこで、これらを正確に把握するための測定手順を検討し、励磁電流と励磁インダクタンスおよび鉄損との関係の近似式を求めて制御系に組み込んだ。この結果、励磁電流の変更に対しても安定な運転が実現でき、また、広い速度範囲で速度推定誤差を低減することができた。5.開発した速度センサレス方式は即応性の高い速度推定特性を持ち、コンプレッサ制御に適用した場合には負荷トルク変動による周期的な速度変動をも検出できる。これを利用してバンドパスフィルタを用いた速度制御系を考案し、周期速度変動を抑制できることを確認した。

这项研究旨在通过实验验证通过使用瞬时值向量来分析感应电动机的速度无传感器控制系统和永久磁铁同步速度来分析实验的简单且易于理解的控制系统设计方法，并将其解决到真实系统，并解决在此过程中显而易见的问题。主要结果如下：1。实验表明，使用新方法设计的用于感应电动机的无速度传感器控制系统和永久性磁铁同步电动机基本上具有实用性的性能。 2。设计控制系统时，关键点是电机模型的建模程度，但是电机模型的复杂性会损害所提出方法的优势。因此，简单的模型被用作自适应观察者，尽管结构是取消未考虑的任何事物（由于逆变器的耗尽时间，电动机中的铁损失，电动机的铁损失，由于永久磁体的谐波组件等，诱导电压等）通过进料前馈，但可以通过实验来验证此效率。 3。建模永久磁铁同步电动机时，电枢电感的磁饱和是最大的问题。因此，开发了一种方法来对D轴和Q轴进行激发测试，而无需限制电动机，并考虑了磁性饱和的近似电枢电感，并将其掺入控制系统中。结果，可以在广泛的速度和负载范围内实现稳定的操作。 4。在感应电动机的建模中，磁饱和和铁失去电感的影响成为一个问题。因此，检查了一个测量程序以准确地掌握这些程序，并获得了激发电流，激发电感和铁损耗之间关系的近似方程，并将其纳入控制系统。结果，即使激发电流发生变化，也可以实现稳定的操作，并且在较大的速度范围内可以减少速度估计错误。 5。开发的速度传感器系统具有高速估计特性，这些特性响应迅速，可以检测到用于压缩机控制的负载扭矩波动引起的周期速度波动。使用此功能，设计了使用带通滤波器的速度控制系统，以确认可以抑制循环速度波动。