永磁同步电机转子位置的无传感器自检测

介绍了一种基于电机空间凸极追踪的转子位置无传感器自检测的方法.该方法采用高频电压载波注入方式形成高频电流矢量,其负序分量包含了转子空间位置信息.通过采用外差法的转子位置跟踪观测器完成了转子位置信息的提取,实现无机械位置传感器的电机转子位置的检测.对空间凸极追踪的转子位置检测原理、转子位置跟踪观测器的结构以及内插式永磁同步电机转子位置检测过程的仿真研究进行了详细介绍,仿真结果验证了该方法正确和可行的     

基于SRUKF的永磁同步电机无传感器控制研究

对电机转子转速或位置的高精度估计是实现永磁同步电机高性能无传感器控制的一个技术关键.本文提出采用一种平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)方法估计永磁同步电机的转子转速.该方法无需对非线性系统方程线性化处理,在UKF算法基础上,通过引入QR分解和Cholesky分解运算,直接利用状态协方差矩阵的平方根进行迭代,进一步降低截断误差的传递积累效应和提高算法的收敛稳定性,从而改善转速的估计效果.负载突变和期望转速跳变情形下的电机无传感器控制仿真结果表明:相比传统扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波估计方法,该方法具有最小的转速估计误差,且能进一步提高永磁同步电机的无传感器控制性能和鲁棒性.     

MW级永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

针对电机实验站对永磁同步电机实验电源系统新的控制要求,研究了MW级永磁同步电机无速度传感器矢量控制方法,提出了一种基于模型参考自适应的速度辨识方法。该方法仅用q轴磁链误差信号构建自适应率辨识转速信息。首先通过Matlab仿真证明了该方法的有效性,然后进行了半直驱隐极式永磁同步风力发电机对拖实验,结果证明该方法能较好地辨识电机转速。     

永磁同步电机调速系统的实现与实验研究

为了实现永磁同步电机的速度控制,基于数字信号处理器TMS320F2812,设计了一套永磁同步电机调速系统。在dq同步旋转坐标系下,建立了永磁同步电机的数学模型,给出了永磁同步电机调速系统的结构,并对永磁同步电机速度控制系统的硬件和软件进行设计,通过以智能功率模块为核心的功率驱动电路实现对电机的实时控制,同时电流检测电路和正交编码电路为系统提供电流及速度反馈,并选取SM060R20B30MN型号永磁同步电机作为被控对象进行仿真实验。实验结果表明,电机转速越快,系统的调节时间越短,速度跟随越精确,说明电机转速越高,测得的电机转速越准确。该系统极大的简化了控制系统的硬件设计,具有良好动态性能及稳态性能。     

基于状态反馈与微分几何的PMSM控制

研究了利用微分几何方法和状态反馈方法设计永磁同步电机转速控制器的可行性.从永磁同步电机的数学模型出发，运用微分几何理论讨论了控制永磁同步电机转速的理论基础，给出了永磁同步电机可以进行精确线性化和输出函数可以取电机转速的条件.在此基础上设计了状态反馈控制器，并研究了这种控制器的动态响应特性和抗干扰能力，同时将这种控制器与同一数学模型下PI控制器进行了控制结果的仿真对比.仿真结果说明利用微分几何理论设计控制器对永磁同步电机模型进行控制是完全可行的，结果是满足要求的.     

EPS系统中PMSM转子位置的测量方法

为获取EPS系统中永磁同步电机的转子位置,设计一种利用磁旋转编码器AS5045测量电机转子位置的方法,并通过对电机转子位置初始定位,实现了永磁同步电机转子位置的绝对角度测量.经实验证明,此方法设计简单,安装方便,获取的转子位置定位准确,测得角度实时性好,满足EPS系统对转子位置信息的要求.     

永磁同步电机驱动系统电流传感器容错控制

为实现永磁同步电机矢量控制系统中电流传感器的故障诊断及其容错控制,确保系统的安全性,基于矢量旋转的概念提出一种新颖的故障诊断及容错控制方法. 建立3个不同轴定向的坐标系,将坐标系下α轴定子电流分量的指令值和测量值比较,判断3个电流传感器的故障信息;基于Lyapunov稳定性定理设计自适应反推观测器进行电流估计;根据3个坐标系设计逻辑判断机制,故障发生时以恰当的估计电流取代测量电流进行反馈以重构系统,保证电机在故障发生时稳定运行. 仿真和实验结果证明：该策略能够有效实现永磁同步电机驱动系统中三相电流传感器的故障诊断、准确判断故障相,在重构电流过程中,αβ坐标系电流分量的选取正确而稳定,测量电流与估计电流的不同组合能够保持较高性能,维持系统的稳定性,具有较高的可行性和可靠性.     

磁阻式旋转变压器绕组结构设计与参数优化

针对电机与控制系统中,对电机转子位置和电机转速进行检测,从而实现电机高精确度控制的问题,结合电磁场理论设计了一种新型的磁阻式旋转变压器.利用转子磁极的凸极效应,使励磁绕组和输出绕组之间的互感随转子的位置而变化,从而在输出绕组中感应出具有转子位置信息的电动势.对旋转变压器定转子结构、励磁绕组与输出绕组的绕线方式、定转子参数进行优化设计.分析结果表明,这种旋转变压器极对数可任意选取,其精确度可以满足永磁同步电机矢量变换的要求.适用于电机一体化系统.     

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响，提出了一种永磁电机控制系统设计新方法，该方法基于永磁同步电机（PMSM）数学模型，建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型，通过场路耦合法进行协同仿真分析，仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性，同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统，实验结果与仿真结果完全吻合，表明该设计分析方法的正确性，为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.     

新型内置式无轴承永磁同步电机设计与电磁分析

传统内置式无轴承永磁同步电机气隙磁密为矩形波分布,谐波分量较大,其系统难以精准调控.首先根据麦克斯韦张量法分析其径向悬浮力控制机理,运用傅里叶变换,对比了传统内置式永磁转子和新型内置式永磁转子等3种转子结构的气隙磁密和谐波分量;其次采用参数化有限元法,比较了3种转子结构悬浮绕组电流和悬浮力关系.最后,将电机模型和外部电路进行联合仿真,分析了新型内置式转子结构瞬态电磁场运行工况,在设定电机模型为转速为15 000r/min、输出功率为4kW的情况下,计算定子绕组空载感应电势波形,验证了径向悬浮力控制原理.     

基于高频注入的永磁同步电机无传感器控制研究

永磁同步电机处于低速运行状态时,由于其有效信号信噪比较低,转速以及转子的位置检测出现问题,提出了高频注入的永磁同步电机(PMSM)无传感器的控制方法。通过连续不断的高频信号注入,使PMSM具有凸极性,使转子的速度与位置无传感器的自检测得以实施。在Matlab/Simulink工作平台上搭建速度控制模块、转子位置跟踪观测模块以及其他功能模块进行仿真。仿真结果验证了控制方法的可行性。     

基于转子磁链观测的无速度传感器PMSM DTC

针对常规永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统转矩、磁链脉动大的问题，引入了模糊逻辑思想，根据PMSM DTC的系统特性设计了专门的模糊逻辑控制器，该控制器采用磁链幅值误差、转矩误差以及磁链空间位置作为输入量，选取电压矢量作为输出量对电机进行直接控制.在此基础上根据所提出的PMSM模糊DTC系统的特点研究了基于转子磁链观测的速度估计策略，讨论了无速度传感器PMSM模糊DTC系统的实现方式.仿真和实验结果验证了这种基于转子磁链观测的PMSM模糊DTC系统在动、静态两方面均具有更好的性能，且不增加系统结构和控制的复杂性，是一种具有实用前景的适用于PMSM DTC的无速度传感器控制策略.     

永磁同步电动机控制方法研究

根据永磁同步电动机PMSM数学模型结合矢量控制理论设计了滑模观测器,采用了一种饱和函数的算法抑制抖振。以TMS320LF2407A为控制核心,设计了控制系统的硬件,编制了滑模估算算法,并且在额定功率为180 W,额定电压为380 V的PMSM实验装置上进行了实验研究。结果表明,研究的滑模观测器估算方法切实可行,能够实现转子位置跟踪,永磁同步电机具有良好的调速运行指标。     

基于磁链估计的PMSM无传感器矢量控制

针对永磁同步电机的无传感器矢量控制,利用对磁链的估计,提出了一种转子位置、速度的估计方法.该方法通过测量的相电流和端电压估计电机的定子磁链,再利用定子磁链对估计位置进行校正.针对二阶多项式曲线拟合位置估计方法所存在的问题,又提出了引入锁相环结构来减小稳态估计误差.理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁同步电机无速度传感器控制方法在低速和高速时都能精确辨识出转子的位置和速度,系统具有较好的鲁棒性和良好的动静态运行性能.     

PMSM的自适应滑模观测器无传感器控制

提出一种具有容错能力的最小开关逆变器，对采用该容错逆变器取代常规六开关逆变器的永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统进行了深入研究.当容错逆变器的开关器件发生故障或电机发生故障时，此逆变器可重构为2种四开关逆变器.进一步建立了四开关逆变器的模型，提出了针对故障隔离后四开关逆变器供电的PMSM系统的新型DTC策略.对正常及故障状态下容错逆变器供电的PMSM DTC系统进行了仿真研究和实验验证.结果表明，基于容错逆变器的PMSM系统在故障状态下采用新型逆变器拓扑结构以及新型DTC策略后，可持续稳定运行，并保持了良好的动态性能.     

基于EL模型的三相永磁同步电动机无源控制

基于三相永磁同步电动机（PMSM）在两相同步旋转坐标系中的数学模型,得到PMSM的欧拉-拉格朗日（EL）模型。利用EL模型研究了PMSM的无源性和耗散性。基于PMSM的无源性,提出了一种新的基于误差状态变量的阻尼注入方法,利用该方法设计了系统无源控制器。该无源控制器可加速系统的响应,使系统具有良好的动、静性能。建立了PMSM的MATLAB／Simulink环境下无源控制系统仿真模型,仿真结果表明提出的利用误差状态变量的阻尼注入方法设计无源控制器是可行的。     

基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

讨论了一种采用DSP芯片TMS320LF2407实现无传感器永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的方案,介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基本原理,给出了在无位置传感器的情况下电机转子位置信号的确定方法,采用id=0的对凸极式转子磁路结构的无传感器永磁同步电动机的控制方法,说明采用高速数字信号处理器易于实现复杂的矢量控制算法,可以有效地解决电机的强耦合特性.     

永磁同步电机的参数及状态估计

永磁同步电动机的参数及状态估计是提高控制性能的基础。扩展卡尔曼滤波器是永磁同步电机参数和状态估计的一种有效方法；本文给出了滤波器的设计方法，工作原理及实现；仿真结果表明该方法具有良好的参数估计和辨识能力，能够逼近电机的实际状态。     

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明：定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6％,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.     

基于单霍尔传感器的PMSM位置检测方法

为了解决永磁同步电机矢量控制需要高精度位置传感器的问题,提出了一种基于单个霍尔传感器的永磁同步电机转子位置检测方法.对基于单个锁定型霍尔元件的转子位置、速度预估算法及其误差进行了分析,为了提高动态过程中的预估精度采用了一阶速度预估.采用一路方波信号模拟霍尔输出信号对该检测方法进行了实验验证.最后将该方法用于一台高速永磁同步电机驱动,实现了高速永磁同步电机的矢量控制.实验证明该方法具有较高的静态和动态精度,可工作于较宽的速度范围,适合于永磁同步电机矢量控制.