基于方波高频信号注入的PMSM无传感器控制

本文提出了一种通过向定子绕组注入方波信号估算转子位置的控制方式。首先建立低转速高频信号激励下的永磁同步电机的数学模型,通过往d轴方向上注入高频方波电压信号,通过全新的高频信号角度估算器,可以将零速或低速时转子的角度和速度估算出来。实验结果表明,该方法能准确地估计转子位置,实现无传感器永磁同步电机的控制。同时相比于传统的注入高频正弦波的方式,方波信号估算器设计更简单,计算量更少。     

内插式永磁同步电机无速度传感器控制

为实现内插式永磁同步电机包含零速在内的全速度范围内无转子位置/速度准确检测,提出了一种无传感器复合方法。在高速范围,通过对扩展反电势的估算以得到转子位置和速度,低速时采用高频信号注入法进行转子位置检测。仿真研究结果表明,两种方法的结合既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度,也能保证高速运行时较快的动态响应,适合于全速范围内电机的无传感器运行。     

混合式步进电机无位置传感器的转子位置检测

借鉴永磁凸极同步电机无位置传感器控制原理,通过卡尔曼滤波理论和脉动高频电压信号注入法,在低速及零速下检测跟踪混合式步进电机转子位置.基于冲量等效原理和SPWM调制技术,实现步进电机驱动电压和高频电压的同时注入.     

基于脉振高频信号注入法的永磁同步电机开环矢量控制

针对速度反馈编码器给永磁同步电动机(PMSM)控制系统带来的问题,研究了一种使用脉振高频电压信号注入法来检测永磁同步电机实时位置的矢量控制系统。无论是内埋式还是面贴式永磁同步电机,其交直轴高频阻抗都可以表现出一定的凸极性。在高频脉振电压注入定子绕组后,通过检测定子电流响应,采用合适的算法就可以提取出转子位置信号。现给出这种方法的仿真结果,以验证这种方法的有效性。     

基于高频电压信号注入与改进卡尔曼滤波的永磁同步电动机控制系统设计

以永磁同步电动机(PMSM)为研究对象,基于脉振高频电压信号注入技术和改进卡尔曼滤波技术,本文提出了一种新的PMSM无传感器控制系统。具体方法是,注入将脉振高频电压信号注入同步旋转坐标系的d轴,从高频载波电流中通过空间凸极跟踪技术提取转子位置估计误差信号,转速和位置估计信息通过改进卡尔曼滤波器处理得到。仿真实验结果表明,这种方法可以实现PMSM的调速控制。     

基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器运行研究

通过注入特定的高频电压信号，利用电机的各向异性以确定转子的凸极位置，在同步电机无传感器矢量控制中，对包括零速度在内的所有速度下都能获得精确的转子位置信息。详细讨论了同步电机的转子位置估算方法，并给出了实验结果。     

一种新型永磁同步电机高阶滑模转速观测器的研究

针对面贴式永磁同步电机无位置传感器速度控制系统存在的速度检测延迟、检测误差较大、动态响应不够快等问题,对永磁同步电机无位置传感器速度控制系统模型和传统滑模速度观测器结构和原理进行了分析,对高阶滑模算法理论进行了推导,结合永磁同步电机数学模型,提出了一种以位置信号为滑模变量,以高阶滑模变结构算法为基础的新型滑模转速观测器,利用Simulink软件构建了基于新型滑模速度观测器永磁同步电机矢量控制系统,对电机的起动特性、速度跟踪特性、抗外界干扰性能进行了研究。研究结果表明,由于新的滑模观测器将转子位置与反电势信号的关系进行了分离,消除了反电势信号处理滤波器对速度估算的延迟,提高了速度检测精度,从而改善了系统的稳态和动态性能。     

PMSM无速度传感器最优转矩控制系统的研究

针对永磁同步电机自身特点及转子位置和速度检测问题,采用最优转矩控制策略,提出了将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法,设计了PMSM无速度传感器的SVPWM最优转矩控制系统.通过设计速度切换方案,实现速度的平稳过渡.此复合方法解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题.仿真结果表明:该方法能可靠地实现包括初始磁位在内的转子位置和速度的精确检测和控制,系统具有优良的动态、稳态性能.     

基于电压矢量注入法的PMSM无传感器控制

针对贴面式永磁同步电机的无传感器控制在低速和静止时一直存在着转子位置难以检测和估算的问题,提出了一种新的无传感器控制策略,即根据定子铁芯的非线性磁化特性,采用电压矢量注入法(Voltage Vector Pulse Method),在电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度,实现转子初始位置检测。最终,通过Matlab仿真和实验,验证了该方法的有效性。     

基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统

针织大圆机的特殊运动状态要求其驱动电机具有较大的启动和带载能力以及较高的稳态运行精度,同步磁阻电机是一种应用于针织大圆机的理想电机,但现有同步磁阻电机无传感器控制,存在转子位置估计误差大、速度切换不平滑等问题。对此,提出一种基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统,零速和低速时采用脉振高频电流注入法,通过在估计坐标系的d轴注入一个幅值恰当的高频电流信号,使用估计q轴的高频电压信号估计转子位置;中速和高速时采用模型参考自适应法,通过建立数学模型并对其进行稳定性分析来估计转子位置;为了实现零速和低速到中高速的速度切换,提出一种改进的过渡区域融合观测方案,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数进行位置融合。为了验证方案的有效性,搭建了平台进行测试。由结果表明,该方案启动过程带载能力强,切换过程平滑且稳定,稳态运行过程波动小,是一种较适合大圆机电机驱动的无传感器矢量控制方法。     

基于FIR优化滤波的旋转高频信号注入法及其应用

针对传统旋转高频信号注入法中信号处理精度低、延时时间长及过程复杂等缺陷,提出一种基于有限冲激响应(finite impulse response,FIR)优化滤波的改进旋转高频信号注入法.该方法采用等纹波最佳逼近FIR滤波器提取高频电流信号,实现高频电流信号提取误差最小.通过对高频电流作外差处理,提取转子位置误差信号,省去旋转高频信号注入法中的同步轴系滤波单元,降低系统的复杂性.通过线性相位补偿,实现转子速度与位置估计最小延迟.构建无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制平台,验证算法的有效性.仿真实验结果表明:通过离线优化设计FIR滤波器及线性相位补偿,该方法在全速范围内能够准确估计转子的位置与速度,与卡尔曼滤波相比,其估计精度更高,鲁棒性更强.     

无轴承永磁同步电机转子速度自检测复合方法研究

针对单一转速估计方法难以实现全速范围内准确估计转子速度的缺陷,提出一种转速估计复合方法,即在零速及低速运行时,采用脉振高频信号注入法。该方法不依赖于电机模型参数而仅依赖于电机本身的凸极特性,可实现零速及低速时转子速度的准确估计;高速运行时,采用带多重次优渐消因子扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）进行转速估计,利用SMFEKF极强的模型失配鲁棒性和独特的强跟踪能力,有效地提高系统在稳态及突变状态下的跟踪性能。通过设计两种方法的“软切换”,实现低速到高速的平滑切换,并将该复合方法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究。仿真结果表明：该复合方法能在全速范围内实现转子速度与位置的准确估计;在系统状态突变或负载扰动时,误差更小,鲁棒性更强。     

带有动态误差角补偿的PMSM新型转子位置观测器

在凸极永磁同步电机的几种观测模型中,等效反电势模型结构简单、不依赖转子转速、对电机参数不确定性的敏感度较低,也不受积分器引起的各项误差影响。在等效反电势模型的基础上,提出了一种带有动态误差角补偿的新型转子位置观测器。利用滑模观测器来估计等效反电势,提取含有误差项的转子位置信息。动态误差角补偿器进一步减少了定子直轴电流变化率引起的转子位置估计误差,改善了凸极永磁同步电机直接转矩控制系统的无传感器位置估算性能。相比于没有补偿动态误差角的观测器,提出的新型观测器具有如下优点:1)针对DTC系统转矩响应速度快的特点,新型观测器提高了在转速或负载瞬变情况下位置动态观测精度;2)针对DTC系统电流谐波大的特点,新型观测器减少了电流谐波引起的观测误差,提高了转速稳态时的位置观测精度。通过实验证明了该观测器的可行性和有效性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

基于模糊微分积分滑模的无速度传感器永磁同步电机运行研究

为研究永磁同步电机（PMSM）在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,利用自适应模糊微分积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在自适应模糊微分积分滑模条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速估计的无速度传感器控制方案。仿真结果表明,采用高频注入法的自适应模糊微分积分滑模控制系统在高、低速工况下动态响应快速,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机因具有功率密度高和动态响应速度快等诸多优点,在交流伺服传动领域具有明显的优势。永磁同步电机的高性能控制依赖于精确的转子位置信息,传统的机械式传感器成本高、体积大,限制了永磁同步电机的应用,无传感器控制技术是解决以上问题的一种有效途径。针对传统的永磁同步电机无传感器控制都是基于两相静止正交坐标上的数学模型进行研究的情况,设计一种基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法。首先,建立永磁同步电机在两相同步旋转正交坐标系上的动态模型,并以此进行无传感器控制研究;其次,基于李雅普诺夫稳定性理论分析并设计了滑模观测器,得到感应电动势,并应用李雅普诺夫稳定性理论得到控制增益的约束条件;然后,引入一个低通滤波器削弱滑模控制固有的抖振,得到有效电动势,基于反正切函数对其带来的相位延迟进行补偿,提取位置信息;最后,通过仿真验证永磁同步电机无传感器控制方法对角速度和转子位置估计的有效性和鲁棒性。     

基于积分滑模控制的无速度传感器PMSM的研究

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,根据PMSM的工作原理,建立了内埋式PMSM的数学模型。利用积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在积分滑模控制条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高低速运行时的特点。仿真结果表明,采用高频注入法的积分滑模控制系统在高、低速工况下运行时稳定可靠,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

永磁同步电机无传感器控制位置和速度的估算

用Microchip数字信号控制器,以软件的方式实现永磁同步电机的无传感器磁场定向控制,并说明了估算电机位置和速度的过程.其中电机的位置和速度是根据测量电流和计算电压估算的,而位置和速度估算器是基于电流观测器而构建的.     

六相串联三相双 PMSM 驱动系统低速区转子位置角高精度解耦观测研究

静止坐标系下通过控制不同平面的电压矢量可以实现六相串联三相PMSM系统中两台电机的独立解耦控制。基于此，在静止坐标系下六相平面和三相平面同时注入旋转高频电压，通过解调对应平面高频电流的负序分量，解耦获得两台电机的转子位置角初步观测值。为了补偿定子电阻、转速和滤波器对观测带来的误差，利用高频电流正序分量中误差角信息与转速前馈相结合的补偿方法，对转子位置角观测值进行补偿。实验结果表明，六相和三相电机稳态转子位置角观测误差绝对值的平均值为0.146和0.106 rad,动态下最大误差为0.2 rad;基于观测的转子位置角构建的无位置传感器直接转矩控制系统低速各种运行工况性能优越。     

高频信号扩展卡尔曼滤波器设计

为了实现永磁同步电动机转子位置估计试验的高频信号滤波,基于扩展卡尔曼滤波器原理,提出了一种改进的基于FPGA的信号提取方案,设计了高频信号扩展卡尔曼滤波器。该滤波器采用迭代算法提取转子位置信息,并对基频控制电流进行滤波处理,比传统IIR滤波器或FIR滤波器具有更快的滤波速度和更好的滤波性能。该滤波器简单易实现,消除了反馈回路中的低通滤波器。由于反馈回路中没有高频信号成分的干扰,控制器对高频位置估计的影响较小,所设计的位置估计器几乎不受控制器的影响,简化了位置估计器的设计。最后,仿真结果说明文中方法的可行性,并给出了一个基于EKF的低速无传感器试验。