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.     

两种高频信号注入法的无传感器运行研究

基于凸极追踪的思想，讨论了两种高频信号注入法一一旋转高频电压信号注入法和脉动高频电压信号注入法在永磁同步电机无位置，速度传感器运行控制中的应用。分别介绍了两种高频信号注入法的转子位置自检测原理，指出了两种方法实现中的技术关键，并应用这两种位置自检测方法建立了永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型，进行了仿真比较。对比结果表明，采用脉动高频电压信号注入的凸极跟踪系统结构简单，静、动态调速性能较好；但采用旋转高频电压信号注入法的系统更易于实现。     

基于高频电压信号注入凸极PMSM无传感器控制

提出了一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Machine，简称PMSM）无位置传感器控制方法，该方法适用于凸极永磁同步电机低速和零速时的位置检测。详细介绍了高频电压信号注入法的转子位置自检测原理，并采用α-β-γ滤波方法得到转子位置和速度估计信息，建立了PMSM无传感器矢量控制系统的仿真模型，给出了实验结果。     

基于传感器集成概念的永磁同步电机转子位置检测

在分析高频信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于电机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、外差法及转子位置跟踪观测器等转子位置检测原理,并应用这种位置检测方法建立了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的仿真模型。仿真研究表明,上述凸极跟踪方法能在永磁同步电机全速范围(包括零速和极低转速)准确地观测出转子的位置,是一种基于传感器与电机集成概念的无传感器交流调速系统,具有较好的静、动态性能。     

内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机的转子初始位置检测问题,提出一种基于旋转高频电压注入法和恒定磁场定位法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。基于凸极跟踪的原理,通过注入旋转高频电压信号的方法获得估计转子位置,在此基础上,采用恒定磁场定位法对估计转子位置的磁极极性进行判断,实现对估计转子位置的极性校正,并且补偿估计转子位置的偏移误差,从而得到转子初始位置。在实验平台上进行了实验验证,实验结果表明文中提出的方法能够快速且准确地检测出转子初始位置,实现永磁同步电机无位置传感器可靠起动。     

高频信号注入无速度传感器永磁同步电机控制系统

介绍了一种基于脉振高频电压信号注入的永磁同步电机转子位置和速度估算方法,并以此为基础实现了永磁同步电机的无速度传感器矢量控制系统.无论是内埋式还是表面贴式永磁同步电机,其交直轴高频阻抗都可以表现出凸极效应,当脉振高频电压信号注入到定子线圈中时,相应的高频电流信号将包含有转子的位置信息,用一种合适的算法可以提取这一信息.在高速和低速(包括零速)运行时,这种方法都可以精确地估算出转子的位置.最后,以内埋式永磁同步电机为例,给出了这种方法的仿真结果,验证了这种方法的有效性.     

基于凸极跟踪的IPMSM转子初始位置自检测的研究

为了实现内埋式永磁同步电机(IPMSM)转子初始位置的自检测功能,该文在深入分析高频信号激励下IPMSM数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子初始位置自检测方法。文中详细讨论了高频电压信号的注入,位置信号的提取以及跟踪观测器的设计。仿真结果表明,该方法能够准确检测出IPMSM转子的初始位置,实现电机的可靠起动、运行。     

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.     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法.采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性.以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值.应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°.     

永磁同步电机无位置传感器运行场路耦合分析

为精确设计基于凸极跟踪的无位置传感器控制系统,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,提出一种基于场路耦合法的永磁同步电机无位置传感器控制系统分析与设计新方法。该方法建立在永磁同步电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向的无位置传感器控制系统模型上,通过场路耦合法进行协同仿真研究,仿真结果可精确反映无位置传感器运行性能和高频电压信号激励下永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性。在此基础上建立了与仿真系统完全对应的实验系统,实验结果与仿真结果一致,表明该分析设计方法的正确性和可实现性。     

基于转子位置自检测复合方法的永磁同步电机无传感器运行研究

基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论，提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则，给出了速度切换区内转子位置、速度和加权系数的估算方法，并对1台内插式永磁同步电机2种方法的切换过程进行了实验研究，成功地实现了无传感器矢量控制的起动与运行。实验研究表明，这种转子空间位置复合检测方法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。     

Sensorless-Oriented Design of PM Motors

This paper deals with the design of a permanent-magnet (PM) motor for zero-speed sensorless rotor position detection, by means of injection of a high-frequency signal. Various aspects are investigated: influence of the rotor structure, stator and rotor saturation, reliability of finite-element analysis to predict the motor performance, and influence of rotor iron bridges and of rotor eddy currents induced. The results presented in this paper give the key rules to designing a PM motor suitable for sensorless rotor position detection.     

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。     

纯延时滤波器提取高频注入响应在无位置传感器IPMSM系统中的应用

针对现有高频注入法估计永磁同步电机转子位置信号处理过程中信噪比低、相位滞后大等缺陷,提出一种用纯延时滤波器在静止坐标系下提取高频电流,在高频注入电压同步坐标系下提取负序高频电流,估计转子位置的设计方法,在此基础上,给出一种根据最小闭环谐振峰值设计准则设计锁相环参数的方法 ,且根据高频负序电流的幅值对位置误差信号进行标准化处理,克服了高频负序电流幅值变化对锁相环性能的影响。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制实验平台,验证了该方法的有效性和可行性。     

Sensorless drive of surface-mounted permanent-magnet motor by high-frequency signal injection based on magnetic saliency

This paper presents a new sensorless control scheme of a surface-mounted permanent-magnet (SMPM) motor using high-frequency voltage signal injection method based on the high-frequency impedance difference. In the SMPM motor, due to the flux of the permanent magnet, the stator core around the q-axis winding is saturated. This makes the magnetic saliency in the motor. This magnetic saliency has the information about the rotor position. The high-frequency voltage signal is injected into the motor in order to detect the magnetic saliency and estimate the rotor position. In this paper, the relationship between the high-frequency voltages and high-frequency currents is developed using the voltage equations at the high frequency, and the high-frequency impedance characteristics are analyzed experimentally under various conditions. The proposed sensorless control scheme makes it possible to drive the SMPM motor in the low-speed region including zero speed, even under heavy load conditions. The experimental results verify the performance of the proposed sensorless algorithm.     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。