以高頻電壓注入偵測永磁交流馬達轉角之策略探討

Permanent Magnet AC Motor Shaft Position Identification Using High Frequency Voltage Injection

王帝傑(Di-Jie Wang)

指導教授 ： 楊勝明

國立臺北科技大學/電資學院/電機工程系 電力電子產業研發碩士專班/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2011.00391

摘要

永磁交流馬達控制應用中，需在馬達上加裝位置感測器來即時偵測轉子位置，以回傳正確訊號到數位處理器。但加裝轉軸位置感測器增加了製造成本及體積，感測器使用上需考慮環境溫度、濕度以及振動對壽命的影響，降低系統可靠性。為了更符合經濟效益及可靠性，希望能發展出不須加裝轉軸位置感測器的控制技術來達到相同的驅動效果。本文旨在探討內藏型永磁交流馬達使用高頻訊號注入方法來進行轉子位置估測及向量控制法則。文中利用在轉子座標 d 軸電壓命令訊號中注入一高頻訊號，再利用回授之定子電流訊號做訊號處理，進行轉子角度估測。首先說明永磁交流馬達的數學模型，接著介紹向量控制原理，最後探討藉由高頻訊號注入法對轉子角度進行估測。

關鍵字

內藏型永磁交流馬達 ； 無轉軸位置感測器 ； 高頻訊號注入法

並列摘要

In the application of the permanent magnet AC motor control , we need the rotor angle by the position sensors, but it will increase the cost of the system and reduce reliability, in the occasions of the low control accuracy or shaft sensor can not be installed, sensorless control method can be widely used. The thesis aims to explore the high-frequency signal injection method of shaft position sensorless control and vector control purposed in the interior permanent magnet AC motor. In this thesis, we injected the high-frequency voltage signal on the d axis in the rotor reference frame and obtained the current information to estimate the rotor position. First of all, we explained the mathematical model of the permanent magnet AC motor, and then introduced the vector control principle, finally, estimated the rotor position by using high-frequency signal injection method.

並列關鍵字

Interior Permanent magnet AC Motors ； Shaft Sensorless ； High-frequency Signal Injection

參考文獻

P. Pillay and R. Krishnan, “Application characteristics of permanent magnet synchronous and brushless DC motors for servo drives,” IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 27, No. 5, Sep./Oct., 1991, pp. 986-996.

許清翔，內藏型永磁交流馬達無轉軸位置感測器控制及其在壓縮機控制之應用，碩士論文，國立台北科技大學電機工程學系，台北，2010。

江坤霖，無速度感測器之感應馬達驅動器的研製，碩士論文，國立台北科技大學電機工程學系，台北，2010。

R. Wu and G. R. Slemon, “A permanent magnet motor drive without a shaft sensor,” IEEE Trans. Ind. Applicat. vol. 27, Sep./Oct., 1991, pp. 1005-1011.

J. S. Kim and S. K. Sul, “New approach for high performance PMSM drives without rotational position sensors,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 12, Sept. 1997, pp. 904-911.