基于高频电压注入的带辅助齿SPMSM转子机械角度无传感器辨识策略

位置传感器策略虽然已经广泛应用在普通工业场合,却未推广到位置伺服领域,原因在于无法辨识转子机械角度。为此,提出一种基于高频电压注入的带辅助齿表贴式永磁同步电机（SPMSM）转子机械角度无传感器辨识策略。根据所推导的带辅助齿SPMSM数学模型,在电角度零点处注入高频电压信号,划分出机械扇区。再使用传统无位置传感器算法获得电角度。最后,由电角度、机械扇区、机械角度三者之间的关系得到机械角度。仿真结果表明：所提算法能够识别电机转子机械角度。     

具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

一种表贴式永磁同步电机无位置传感器低速控制策略

永磁同步电机在零速或低速下的无位置传感器控制技术主要是基于电机的凸极特性,而表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)磁路结构对称,凸极特性不明显。传统高频信号注入法利用电感饱和效应构造的"饱和凸极"估计SPMSM转子位置,且在电流环反馈和位置观测环节使用滤波器,造成电流环响应和位置估计延迟。针对上述问题,该文提出一种基于新型高频方波注入法的SPMSM无位置传感器低速控制策略,通过将磁场定向控制周期与电压注入周期分离,直接利用电压注入周期内两相静止轴系下的高频响应电流得到转子位置估计值,实现了在电流环反馈和位置观测环节均无需使用滤波器。同时,为抑制逆变器非线性因素对转子观测精度的影响,采用向d轴依次注入幅值相等、方向相反的两个电压矢量。最后通过2.2kW SPMSM无位置传感器控制系统验证该控制策略的有效性。     

基于脉振高频注入法的永磁同步电机初始位置检测优化算法研究

对脉振高频注入表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Machines,SPMSM)无传感器控制系统初始位置检测,传统的高频脉振电压信号注入法是把脉振高频电压信号注入估计的转子参考坐标系中,检测永磁同步电机定子侧的高频电流响应,在此基础上,针对滤波器提取位置信息中会使信号延迟、电流环带宽减小等情况,根据电机的数学模型,在高频电流信号的处理过程中减少滤波器的使用,简化了系统结构,减少了转子和转速的估测时间,可以得到估计的比较准确的转子位置和转速,实现电机无速度传感器在零低速范围内的转子位置估计。最后用Matlab/Simulink平台对优化后的电机系统进行了仿真分析,实验结果证明与传统的方法相比优化后的永磁同步电机无传感器控制系统的精度和稳定性得到提高。     

基于参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

针对电机运行过程中参数变化会影响永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能的问题,将递推的最小二乘法(RLS)用于PMSM参数的在线辨识,在最大转矩电流比控制策略下,使用基于BP神经网络改进的模型参考自适应系统构建无位置传感器控制方案,提出了基于在线参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案。运用递推的RLS对PMSM的交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将参数辨识结果应用于电机无位置传感器算法中。仿真和试验证明了基于递推的RLS参数辨识算法可以对PMSM的转子磁链和交轴电感值进行准确辨识,基于参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案性能更好。     

基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制

在永磁同步电机无位置传感器控制系统中,设计了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的永磁同步电机(PMSM)转子位置估算算法,代替机械式的位置传感器对电机转子位置及转速进行实时检测,实现无位置传感器控制,给出了算法的递推过程和永磁同步电机模型,并对该算法进行了简化分析。经仿真与实验表明基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制算法具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。     

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

永磁同步电机(PMSM)的高性能控制需要提供转速及转子位置的精确信息。这些信息通常可以通过旋转变压器、光电编码器等机械传感器来测得。但是高性能的机械传感器价格较高,安装困难且难以适应恶劣环境。通过测量电机的电信号,根据获得的电信号和电机自身参数能够计算出转子的位置和电机转速信息。利用电机反电动势与电机转速之间的关系,设计了基于反电动势的滑模观测器来对电机转子位置及电机转速进行估算,从而实现表贴式永磁同步电机的无速度传感器控制。     

基于参数辨识的永磁同步电动机无位置传感器控制

研究了基于参数辨识的永磁同步电动机无位置传感器控制算法。通过逆变器向电机绕组注入电压激励,根据其响应的电流来离线辨识电机的定子电阻和交轴电感。为了避免逆变器死区引起的辨识误差,采用差分的方式进行信号注入。利用辨识得到的电阻和电感值进行动态磁链的估计,结合软件锁相环估计出转子位置,从而能够在电机参数未知的情况下实现永磁同步电机的无传感器运行。通过实验验证了参数辨识算法和无传感器算法的有效性。     

无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统的研究

在永磁同步电机矢量控制系统中,需要利用转子位置信息来实现转子磁场的定向控制。为了取消机械传感器,电机转子的速度和位置通过测量定子电流和电压来估计。基于滑模变结构理论,本文将滑模变结构控制应用于永磁同步电机控制系统。根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模变结构观测器,以估算电机的转子位置和速度,实现无传感器永磁同步电机的矢量控制。通过MATLAB建立了无传感器矢量控制系统的仿真模型,通过仿真验证了该方法的可行性和正确性,具有良好的性能。     

真空泵用定子永磁型与转子永磁型电机热性能对比

针对真空泵用驱动电机在额定运行过程中转子热膨胀积累导致轴承抱死的工程问题,根据实际真空泵驱动工况要求,设计了1台磁通切换永磁同步电机(FSPMSM)。利用有限元软件,分析对比了具有相同技术要求的FSPMSM,表贴式永磁同步电机(SPMSM)和内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁场、温度场及热应力场。综合分析了上述3种电机的性能差异,研究表明:FSPMSM的转子温升、轴承热形变等均优于2台转子永磁型电机。验证了FSPMSM相比于传统转子永磁型电机能更好地减小运行时的转子损耗与温升,为永磁电机拓扑结构的选择和新产品研发提供了科学的参考依据。     

无轴承永磁同步电机的转子磁场定向控制研究

无轴承永磁同步电机由于功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。文中针对一类表面贴装式无轴承永磁同步电机，详细推导出径向悬浮力表达式，建立了准确的数学模型。针对电磁转矩和径向悬浮力之间耦合的特点，采用了基于转子磁场定向的控制策略来实现这类无轴承永磁同步电机的非线性解耦控制。实验证明了该控制算法的有效性。该控制算法对插入式转子结构和内装式转子结构的无轴承永磁同步电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。     

低速直驱外转子永磁同步电机的设计

永磁同步电机具有转矩密度高、功率因数高的特点,极对数的增加也不会降低功率因数,但齿槽转矩的存在,影响输出转矩的稳定性。本文设计了一台72槽60极400kW的直驱外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell建立的二维有限元仿真模型,分析空载反电势、齿槽转矩、气隙磁场、同步电感和负载转矩,验证了电机结构和参数的合理性。重点研究了齿槽转矩和转子损耗的优化,采用优化定子齿槽宽度和开辅助槽的方法,削弱齿槽转矩,采用转子磁极分块的方法,限制涡流通过路径,以降低转子损耗。仿真结果表明,所设计的电机能够满足性能指标,为电机的设计、齿槽转矩和转子损耗的优化提供了依据。     

永磁同步电机转子初始位置角在线检测方法

针对现有永磁同步电机(PMSM)转子初始位置角辨识方法存在的缺点,研究PMSM数学模型,推导电机转子位置与电机绕组电感之间的数学关系。提出利用电机三相绕组静态电感值初步判断转子位置,并用变频器发送激励电压实现转子的极性判断,进而准确辨识出转子的初始位置角。检测过程中无需转子预定位,且电机转子处于机械锁定或自由停止状态下均可实现。试验结果证明所提方法检测精度高,能够满足PMSM矢量控制的需求,具有一定的推广应用价值。     

Characteristics of a permanent magnet type bearingless motor

Super high-speed and high-power electric machines are required for turbomolecular pumps and spindle drives. High rotational speed and high power drives can be achieved with bearingless motors. In this paper, a bearingless motor with the principles of permanent magnet type synchronous motors is proposed. High power factor and high efficiency can be expected in permanent magnet type bearingless motors. The proposed bearingless motor is a 4 pole permanent magnet synchronous motor, in which additional 2-pole windings are wound together with 4-pole motor windings in stator slots. With currents of 2-pole windings, radial magnetic forces are produced to support a rotor shaft. Principles of radial force production of surface-mounted permanent magnet bearingless motors are analyzed mathematically. It was found that radial forces are efficiently produced by employing thin permanent magnets on the surface of rotor iron core. A test machine was built in order to measure inductance functions as well as relationships between voltages and currents     

不同转子拓扑对永磁同步电机性能的影响

永磁同步电机因其高功率密度、高转矩密度、高效率等优点,目前已在众多行业领域得到广泛应用,在新能源电动汽车领域尤为突出。永磁同步电机采用不同的转子拓扑结构得到不同的电机性能。采用有限元方法基于Ansoft软件对一款新能源车用永磁同步电机不同转子拓扑结构进行仿真分析。从电机的距角特性、磁阻转矩特性、磁链特性、输出转矩外特性、输出功率外特性、电机性能参数对比表等方面比较不同转子拓扑结构电机的性能特点,分析各种拓扑结构的优缺点,并指出不同转子拓扑结构的适用场合。     

Machine parameters and performance of interior permanent magnet synchronous motors with different permanent magnet volume

Permanent magnet synchronous motors are widely used for several industrial applications. Some applications such as electric vehicles and compressor drives require a constant power operation. The operating limits and the constant power speed range deeply depend on the machine parameters. The relationships between the motor parameters and the operating performance have been theoretically examined. This paper examines the performances of the prototype synchronous motors, where the stator structure and the rotor structure of all motors are the same. The permanent magnets are inserted into the rotor slits and the volume of the permanent magnet is adjusted to control the magnet‐flux linkage. The effects of adding the magnet to the rotor on the machine parameters and the operating performance are examined based on the various experimental results. The prototype motor has flexibility as to speed versus power performance by adjusting the volume of the permanent magnet. The theoretical results with respect to the operating limits and the motor parameters are also confirmed experimentally. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 131(4): 70–77, 2000     

带铜皮套的U型单相永磁同步电动机参数计算

U型单相永磁同步电动机结构简单，为了利于电机的起动，在转子永磁体外侧加一个铜皮套筒。文中利用二维有限元法对电机的磁场分布和气隙磁密分布进行了计算，在此基础上得到了绕组永磁磁链、自感、互感以及感应电动势随转子位置变化的关系曲线，建立了dq坐标下的数学模型和等效电路，为单相永磁同步电机的设计和优化奠定了基础并提供了依据。     

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景.在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与"一"字型和"V"字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限...