滑模观测器在开关磁阻电机无位置传感器控制中的应用研究

提出了一个基于开关磁阻电机电感模型的滑动模型观测器来估计电机的位置和速度。仿真结果显示当电机的转速高于 2 0r/min时 ,此观测器能得到高分辨率的转子位置估计结果。为了在整个调速范围实现无传感器控制 ,还分别研究了另两种在接近零转速和起动阶段使用的控制方法来判断开关时刻。在全部调速范围内对整个系统进行了仿真和实验 ,结果令人满意。     

开关磁阻电机无位置传感控制器研究

针对机械式位置传感器增加控制系统复杂性和降低系统可靠性的问题,提出了开关磁阻电机一种新的无位置传感控制器。在建立开关磁阻电机电感模型基础上,推导无位置传感器数学模型,构建无位置传感器控制系统。通过测量激励相电压和电流,估算转子实际位置,采用电流斩波控制方法控制开关磁阻电机低速运行,采用角度位置控制方法控制开关磁阻电机高速运行。对该无位置传感系统进行仿真,并实现了对开关磁阻电机无位置传感器的控制。实验结果表明该方法能在较宽调速范围内准确地估计开关磁阻电机转子位置。     

滑模观测器在开关磁阻电机无位置传感器控制中的应用研究

提出了一个基于开关磁阻电机电感模型的滑动模型观测器来估计电机的位置和速度。仿真结果显示当电机的转速高于20r/min时，此观测器能得到高分辨率的转子位置估计结果。为了在整个调速范围实现无传感器控制，还分别研究了另两种在接近零转速和起动阶段使用的控制方法来判断开关时刻。在全部调速范围内对整个系统进行了仿真和实验，结果令人满意。     

两种开关磁阻电机无位置传感器起动技术的比较研究

无位置传感器起动技术一直是开关磁阻电机研究的难点。对传统的非导通相电流比较的起动方法进行了改进,同时还提出了一种基于非导通相电感双阈值法的起动策略。前者是通过比较非导通相电流大小来获得换相信号,实现电机的轮流驱动;后者则是通过比较非导通相估计电感与预设阈值之间的大小,来估计另外两相的开通与关断信号,实现电机的驱动运行。对两种无位置传感器起动方法进行理论分析,最后通过实验验证了这两种起动方法的可行性,并证明了理论分析的正确性。     

一种开关磁阻电动机无位置传感器起动方法

提出了一种开关磁阻电动机的无位置起动方法。起动前对电机三相绕组注入短时电压脉冲,根据响应电流和绕组电感的关系,确定初始导通相。一相导通时,非导通相继续保持电压脉冲的注入,通过比较非导通相的响应电流,确定电机的换相点,实现电机三相轮流导通,从而完成电机的起动过程。在此基础上,增设阀值比较环节,消除了电感下降区的误导通信号,从而避免了负转矩的产生。仿真与实验结果表明,该方法可以实现三相开关磁阻电机的无位置传感器起动,使电机从静止达到一定转速,从而验证了所提方案的可行性。     

一种导通区间优化的开关磁阻电机无位置传感器起动方法

无位置传感器起动运行技术一直是开关磁阻电机研究的热点与难点。对开关磁阻电机初始定位后的起动运行阶段进行了研究,提出了一种基于导通相与非导通相电流斜率差值交点法的开关磁阻电机无位置传感器起动运行方法。该方法利用三相绕组的对称性,在导通相与非导通相电流斜率差值交点处确定即将导通相的0°位置,并在该位置完成换向;优化了起动运行的导通区间,起动效率较高,实现了与高速无位置传感器算法的平滑过渡,进而实现全速范围内的无位置传感器运行。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性与有效性。     

SRM空间电感向量法低速无位置传感器控制技术

为解决开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)无位置传感器启动和低速驱动运行控制的研究难题,文中基于SRM空间电感向量模型提出了一种新的转子位置估计方法。在电机启动及低速驱动运行两种不同状态下,该方法通过对电机绕组进行高频脉冲注入以实现三相电感辨识,并结合复平面内三相电感向量模型与转子位置角度之间的余弦函数关系,采用反余弦变换实现SRM转子位置准确估计。最终通过仿真和实验对提出的无位置方案进行了验证,结果表明,该方法能对SRM转子位置进行准确定位并实现无位置传感器可靠启动及低速运行。     

新型空间电感矢量模型SRM无位置传感器研究

针对采用位置传感器控制的开关磁阻电机(SRM)的诸多弊端,提出了一种新型全速范围无位置传感器控制方案。在SRM静止启动时,采用脉冲注入法获取三相电感信息;在电机低速运行时,采用空闲相脉冲注入法获取三相电感信息;在电机高速运行时,采用积分磁链除以相电流来获取参考相电感信息。利用空间电感矢量模型与转子位置角度之间的反余弦函数关系,实现转子位置的间接估计。设计了以DSP为控制核心的数字信号处理系统,通过实验验证了该方法的可行性。     

考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器控制技术

针对开关磁阻电机采用电流斩波控制(CCC)方式时相间互感对无位置传感器角度估算的影响,提出一种转子位置估算方法,该方法可以消除相间互感对位置估计的影响,并且无需测量相间互感大小。当电机在单相励磁区时,此时采用变系数电感模型方法进行角度估计;当电机在两相同时处于励磁区时,相间互感不为零,此时对导通相的磁链做差值运算以消除相间互感,最终通过实验对提出的转子位置估算方案进行验证。实验结果表明,与传统的忽略相间互感影响的转子位置估计方案相比,该方案能够消除互感对转子位置估计的影响,并且具有更高的估计精度,能够实现较大转速范围的无位置传感器稳定可靠运行。     

改进电感分区式SRM无位置传感器研究

针对位置传感器的引入使得开关磁阻电机(SRM)结构变得复杂、可靠性降低这一问题,以SRM的运行电感曲线为例,提出一种检测曲线非线性度的方法,并对电感曲线的非线性度做了研究,找出了线性度较好的区域,在该区域将电感和转子位置进行拟合,优化拟合结果。最后依据各相间电感逻辑关系将各区域的估计值进行叠加,从而实现对转子位置的估计,尤其针对电感曲线交点偏移的情况提出了一种新的估计转子位置方法,增强了检测方法的实用性。仿真实验结果表明,在电机稳态运行和负载转矩突变时都能实现对转子位置的较精确估计,为SRM无位置传感器控制提供了基础。     

内插式永磁无轴承电机转子位置/位移综合自检测

为实现无轴承电机的低成本与实用化，解决运行控制中电机转子位置/速度及径向位移的检测，提出了一种基于脉动高频电压信号注入法的转子位置/位移综合自检测方法。通过从转矩绕组注入脉动高频电压信号，利用电机空间凸极效应和转矩绕组与悬浮绕组间的互感特性，同时实现对转子位置/速度和径向位移的有效观测。电磁场分析结果表明，该方法可实现位移检测信号在水平、垂直方向的解耦以及转子位置和位移检测信号间的解耦。应用该检测方法构建了内插式永磁型无轴承电机无传感器运行的矢量控制系统，系统仿真运行表明，该自检测方法能在全速范围内准确观测出转子的位置/速度和位移，并能在大负载扰动条件下实现无传感器方式的稳定悬浮运行。     

开关磁阻电机的电感分区式无位置传感器技术

为减少外加传感器对开关磁阻电机应用领域的限制,本文提出一种开关磁阻电机无位置传感器技术的新方法。该方法利用各相电感之间大小逻辑关系随转子位置不同而区域性变化的特点,将转子位置分成不同区间并加以辨识,得到每一相的位置脉冲信号。利用位置脉冲信号下跳沿算出转子位置角,实现无位置传感器运行。考虑到因关断角的改变引起转子位置分区不同的情况,文中针对每种不同情况进行分析并根据各相电感逻辑关系与转子位置区间的对应关系将这两种情况整合成一种统一算法。该方法无需开关磁阻电机电磁特性数据,不需要复杂运算,实时性好且易于实现。仿真分析和实验结果表明,该方法能够实现准确的位置估计和无位置传感器运行。     

Position-sensorless starting method and driving characteristics of closed-slot small permanent-magnet motor

This paper describes a method of estimating the rotor position of a surface permanent-magnet motor with a closed-slot stator for sensorless starting by using the effect of partial magnetic saturation. It also describes a starting scheme for the motor. Since the closed-slot stator is partially saturated at 12% of the rated stator current, this method reduces noise and vibration. Experimental results on the driving characteristics of the motor are also presented.     

开关磁阻电动机无位置传感器能量优化控制

给出了一种基于简化磁链法的开关磁阻电动机(SRM)无位置传感器能量优化控制方案：该方法首先利用校准程序测量了SRM平衡位置处的磁链特性；在此基础上，通过能量消耗最小在线优化过程以获得SRM换相位置处的参考磁链；估计SRM当前导通相绕组磁链，与参考磁链比较，完成SRM换相运行。实验结果表明文中给出的SRM换相角在线优化的无位置传感器检测方法简单、实用，系统运行效率高。     

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零低速永磁直线同步电机无位置传感器控制

针对零低速下永磁直线同步电机（PMLSM）的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差、算法复杂等问题,提出了一种改进的脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。在利用PMLSM饱和凸极性进行初步位置估计的基础上,提出了特殊位置校正和磁极判断的方法,从而简便地获得较为准确的动子位置,实现PMLSM零低速下的无位置传感器运行。在此基础上,利用Simulink对PMLSM无位置传感器控制进行仿真建模,并搭建样机试验平台进行试验验证。通过仿真和试验结果表明,所提方法可以准确、快速地检测出PMLSM动子初始位置和低速运行时的动子位置,保证电机平稳起动运行,且具有良好的位置估计精度和动态性能。     

考虑磁饱和特性下特殊位置电感的开关磁阻电机无位置传感器控制

开关磁阻电机（SRM）在实际运行时由于负载增加导致电流增大,会使SRM进入磁饱和工作状态。传统的无位置传感器控制方法解决磁饱和问题需要进行大量离线测量。因此,提出一种基于特殊位置判断的SRM无位置传感器控制策略。该方法通过向非导通相注入高频脉冲电压以得到全周期电感,通过电感曲线非饱和段的线性变化关系在线得出15°、30°、45°、60° 4个特殊位置对应的非饱和相电感值,根据电感与角度对应关系,在一个周期内得到4个特殊位置,通过相邻2次位置估算电机转速与全周期转子位置。在此基础上,搭建了基于Simulink的仿真模型和基于DSP的试验平台,通过仿真与试验验证了该方法的正确性。     

考虑饱和效应的永磁同步电机全程无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制静止和低速时位置估计困难,采用恒电流变频(I/F)起动,可在不同负载下都能顺利起动。中高速阶段采用无迹卡尔曼非线性滤波器(UKF)进行位置估计,同时考虑了磁场的饱和效应和滤波器的滞后,采用时变电感参数和滤波器滞后补偿来提高位置估计精度。并利用转矩-功角自平衡特性,完善了I/F起动到UKF无位置传感器闭环控制的过渡策略,实现电流和转速的平滑切换。实验结果说明该策略可实现全程无位置传感器控制,并且在负载、转速变化过程中,估计位置无稳态误差。     

永磁型无轴承电机无径向位移传感器运行研究

在分析悬浮绕组电感与转子径向位移线性关系的基础上,针对永磁型无轴承电机无径向位移传感器运行的需要,分析了一种基于悬浮绕组高频信号注入的转子径向位移估算自检测方法,讨论了利用高频信号注入、悬浮绕组差分电压提取及转子径向位移跟踪观测器设计等位移检测原理和实现技术,并应用这种位移检测方法建立了永磁型无轴承电机无径向位移传感器控制系统.仿真研究表明,该位移自检测方法能在永磁型无轴承电机全速范围内准确地观测出转子的径向位移,实现无径向位移传感器方式的稳定悬浮运行.