基于锁相环模型的PMSM无传感器矢量控制研究

介绍了适用于永磁同步电机转子转速与位置检测的数学模型．该数学模型是从锁相环的数学模型中推导出来的，通过检测电机的电流和电压信号，从中提取与电机转子位置有关的信息，以达到无速度传感器控制的目的．     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

无位置传感器永磁无刷直流电动机换相校正技术

以高速永磁无刷直流电动机为对象,针对高速下转子位置检测困难,在反电动势法基础上,探究一种基于坐标变换的无位置传感器控制策略;针对电机的换相误差,在坐标变换法无位置传感器控制驱动策略下探究了基于转子磁链观测的最大转矩/电流比换相校正控制算法(MTPA),该方法能校正电机换相点,使相电流相位与反电动势相位一致,从而改善电机系统的各项性能。最后,通过仿真验证了的高速永磁无刷直流电动机坐标变换法无位置传感器控制策略和磁链法最大转矩/电流比换相校正算法的有效性及优越性。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

永磁同步电机无位置传感器控制系统

针对传统永磁同步电机无位置传感器控制系统在低速段不能正常实施的问题,提出了一种简单但有效的永磁同步电机无位置传感器控制方法.通过在电机定子绕组中注入高频电压,利用电机的凸极效应,及对电机绕组端电流的处理计算,准确地计算出电机的转子位置和转速,实现无位置传感器控制.为了解决永磁同步电机的启动问题,提出了在电机静止状态下检测转子初始位置的新方法.仿真结果显示了所用方法的有效性和可行性.     

风机用永磁同步电机无传感器转子位置检测方法

针对目前无传感器检测永磁同步电机转子位置方法存在对电机参数敏感的问题,提出一种通过控制直轴电流为零估算转子位置信息的新方法。基于直轴电流PI调节器中输出电压中包含转子位置误差信息,通过控制直轴电流为零,进而通过控制转子位置锁相环跟踪比例积分控制器的转子位置趋于零来估算出转子位置与转速。理论分析和试验结果表明:提出的无传感器算法只需永磁磁链,无需其它电机参数,算法十分简单,在20%额定转速以上都能准确地检测到转子位置和转速,适用于功率等级宽泛的暖通、工业净化风机用永磁同步电机。     

基于脉振高频信号注入法的PMSM无传感器控制

针对机械位置传感器给永磁同步电动机(PMSM)调速系统带来成本高,可靠性低、不易维护等同题,采用了一种脉振高频电压信号注入法来实现永磁同步电机矢量控制系统的无传感器运行.该方法给电机定子绕组注入脉振高频电压信号.利用电机的凸极性,通过检测含有转子位置信息的定子电流响应来提取出转子位置信号,实现控制系统的无传感器运行.实验结果证明了采用脉振高频电压信号注入法实现永磁同步电机无传感器矢量控制的可行性和有效性.     

永磁型无轴承电机的无传感器运行研究

在分析高频信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上，针对永磁型无轴承电机无传感器运行的需要，提出了一种基于电机空间凸极跟踪的转子位置估算自检测方法，讨论了利用高频信号注入、外差法空间凸极信号提取及转子位置跟踪观测器设计等位置检测原理和实现技术，并应用这种位置检测方法建立了永磁型无轴承电机无位置传感器的矢量控制系统。仿真研究表明，上述空间凸极跟踪方法能在内插式永磁型无轴承电机全速范围内准确地观测出转子的位置，能在高、低速和大负载扰动下实现无传感器方式的稳定悬浮运行。     

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。     

基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制(上)

永磁同步电机的无传感器矢量控制,其本质在于不使用位置检测传感器,只通过检测电机的定子电压、定子电流来估算转子的位置,进而实现转子磁场定向控制,也就是矢量控制。目前估算方法,工程上普遍采用的是滑模观测器法,但是滑模观测器法在电机低速运行时的转子位置估算精度很低,即便电机运行在中高速段,由于系统的惯性、状态变量的估算误差等因素,导致电机带载运行时存在高频抖动现象。为了弥补滑模观测器法的上述缺陷,提出了一种基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制算法,电机低速运转时使用旋转高频电压注入法以提高转子位置估算精度,中高速运转时使用改进型滑模观测器法以克服高频抖动。上述算法在一台额定功率为45kW的三相凸极永磁同步电机上得以成功运用,试验结果验证了所提出的控制算法的有效性。     

基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究

在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法.文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行.实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能.     

基于MRAS的永磁同步电机无速度传感器控制

传统的永磁同步电机矢量控制需要实时获取转子的位置信息,常用的转子位置传感器存在增加系统体积、成本高、易受干扰等问题,且难以在恶劣的外部环境下正常运行.文中基于永磁同步电机的数学模型和转子磁场定向的矢量控制方法,对目前的无速度传感器技术进行了深入研究,提出了一种在同步旋转坐标系下的模型参考自适应系统(MRAS)来估计转子位置的方法.该方法以含有转子位置参数的永磁同步电机定子电压方程为可调模型,以永磁同步电机本身作为参考模型,以超稳定性与正性动态理论为基础设计了自适应率.同时利用稳态定子电压方程对dq轴电压进行前馈解耦,改善了由于dq轴电流两个分量间存在的交叉反馈关系导致的系统收敛性较差的问题.最后对所提出的新型MARS无速度传感器控制进行了仿真分析,并利用基于模型设计(MBD)的方法直接在Simulink中生成DSP的核心算法代码进行实验验证.结果 表明,该方法能够较好地估计转子位置,可以代替位置传感器.     

卡尔曼滤波用于低速下PMSM检测转子位置

将卡尔曼滤波理论和高频信号注入法结合起来,利用高频信号注入法检测电机凸极效应跟踪转子位置,设计卡尔曼位置观测器,消除系统噪声和测量噪声的影响,来准确观测低速及零速情况下无位置传感器永磁同步电机的转子位置。通过仿真验证表明,在有系统噪声和测量噪声的情况下,基于卡尔曼位置观测器的脉动高频信号注入法能够有效去除干扰噪声,精确地跟踪转子位置。     

系统辨识法永磁同步电机无传感器控制

为了实现面贴式永磁同步电机(sPMSM)无传感器控制,通过灰色方法对预估旋转坐标系电流的预测辨识出转子位置和速度,提出一种基于系统辨识理论的无传感器控制策略,解决了控制过程中转子速度、位置的估计问题。使用该策略建立了PMSM无传感器矢量控制系统。仿真和实验结果表明了无传感器控制策略的有效性。     

基于转子固有高频信号的同步电动机转子位置检测

针对同步电动机矢量控制系统中机械位置传感器存在的问题,对同步电动机的无机械位置传感器控制技术进行了深入研究。提出了基于转子高频信号的无机械位置传感器同步电动机转子位置检测方法,该方法将同步电动机自身结构作为转子位置传感器,依据旋转变压器原理和同步电动机的自身结构,建立了转子位置观测的数学模型;并给出了一种转子注入高频信号的实现方法,即利用转子固有高频信号来对转子位置进行检测。建立了基于转子高频信号的同步电动机无位置传感器矢量控制模型,并进行了仿真分析,结果表明该无机械位置传感器转子位置检测方法具有很好的检测精度和实用性。     

永磁同步电动机DTC的初始转子位置估计方法

高性能的永磁同步电动机直接转矩控制需要准确知道电机的初始转子位置,如果初始转子位置估计误差超过了30°电角度,会导致电机起动失败。在永磁同步电动机数学模型的基础上,利用注入高频信号的方法来实现对凸极式永磁同步电动机初始转子位置的准确估计。该方法通过向定子绕组注入高频电压信号,对产生的高频电流分量进行分析和处理,并加入电机的磁极检测,从而实现对永磁同步电动机转子初始位置的准确估计。仿真结果证明了该方法可以准确地估计出永磁同步电动机初始转子位置,具有较好的鲁棒性。     

基于改进滑模观测器的SynRM无位置传感器控制

针对存在强耦合强非线性的同步磁阻电机无位置传感器控制问题,提出一种考虑磁路饱和的改进滑模观测方法。首先通过有限元仿真获得电流与电感的数据组合和考虑电感变化的最大转矩电流比曲线,以实现电流的最优控制;其次对传统滑模观测器进行改进,用分段指数型饱和函数替代符号函数,减少滑模的固有抖振,并采用正交锁相环技术对电机转子位置与转速进行估算。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,本文所提出的无位置传感器控制方法在同步磁阻电机转子位置与速度估算上具有良好效果。     

同步电机位置及速度的无传感器检测

针对同步电机矢量控制系统中机械传感器存在的问题,提出一种基于定子高频信号注入的无机械传感器转子位置检测的新方法.该方法将同步电机自身结构作为转子位置传感器,依据旋转变压器原理和同步电机的磁路结构建立了转子位置观测的数学模型,给出了隐极和凸极条件下的同步电机转子位置的计算公式,并对同步电机高频信号进行了有限元分析.对定子高频信号注入的转子位置检测方法进行了样机试验,结果表明该无机械传感器检测方法可以对凸极和隐极同步电机进行准确的位置和转速估算.     

基于基波PWM激励和简化电流斜率测量的多相永磁同步电机转子位置估测技术

当前基于逆变器基波脉宽调制激励的双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)无位置传感器的算法无需注入高频信号即可实现低速和零速控制。但是,该方法在非零电压矢量期间需要多次对电流进行采样,算法的实施比较复杂,对硬件要求较高,阻碍了这种方法在工业中的实际运用。为此,本文研究了一种改进算法。该方法直接利用DTP-PMSM本身的凸极效应,从静止坐标系下,以同步采样的方式提取相邻两个PWM周期内平均电流变化率,进而实现转子位置估测。此新方法实现了为位置估测进行的电流采样与为电流环控制进行的电流采样之间的同步,大幅降低了算法的实施难度。论文最后通过仿真验证了所提新方法在低速和零速运行条件下的有效性。     

改进的面贴式永磁同步电机转子初始位置检测

针对基于常规的高频注入法在检测永磁同步电机(PMSM)转子初始位置时,存在位置估算结果可能反向的问题,根据定子铁心的非线性磁化特性,提出了一种转子永磁体N/S极极性判定和转子初始位置检测的方法.通过对高频电流负序分量的分析,提取转子凸极位置信息,并利用旋转电流矢量幅值变化的情况,完成转子永磁体N/S极极性判定,解决了常规高频注入法存在的问题,准确检测出转子的初始位置.通过对一台面贴式PMSM的转子初始位置检测实验,验证了该方法的有效性.