基于相电流正负序分量相角差的高精度内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

对内置式永磁同步电机(IPMSM)转子静止初始位置检测技术进行研究,提出一种基于高频信号注入法的高精度IPMSM初始位置检测方法。该方法通过向电机绕组中注入高频旋转电压信号,通过带通滤波器得到高频电流响应,利用同步旋转坐标变换将高频电流响应的正、负序分量进行分离;然后分别对三相高频电流正、负序分量的相角进行最小二乘估计,利用任意一相高频电流正、负序分量的相角差提取出转子的位置信息;最后通过磁路饱和效应对转子N、S极性进行辨别。该方法具有较高的检测准确度,平均检测误差约为1.73°电角度,对一台11 k W的内置式永磁同步电机的实验表明了该方法的正确性。     

磁场畸变对高频信号注入法估计转子位置的影响

高频信号注入法估计电机转子位置的理论基础是基于绕组磁场在空间呈正弦分布的假设。实际上,由于凸极效应的存在,定子绕组磁场在空间的分布并非理想的正弦波。这样,高频注入电流的负序分量所含成分将变得比较复杂,给转子位置的估计带来误差。对该问题进行了理论研究和实验验证,初步阐释了磁场畸变所造成的影响,并提出了相应的解决办法。     

内置式永磁同步电机初始位置检测方法研究

电机初始位置准确性直接决定着电机的启动性能,介绍了一种基于高频脉振电压注入的转子初始位置检测方法。在估计的转子参考坐标系中注入高频的脉振电压,并在对应的高频电流响应中提取出位置估计信号同时在高频电流的二次谐波分量中提取出极性判断信号。仿真结果显示能快速准确的得到估计的转子初始位置,从而验证了方法的有效性。     

逆变器寄生电容对永磁同步电机无传感器控制的影响

逆变器非线性特性会对基于高频注入法的永磁同步电机转子位置和速度观测产生影响,不利于电机的精确控制。在分析逆变器非线性特性中寄生电容效应及其对高频载波电流响应影响的基础上,提出了一种旨在减小此非线性影响的新颖补偿方法。此方法直接利用高频电流响应中的正序电流分量对包含转子位置信息的负序电流分量进行补偿,使作为位置观测器输入的误差信号更为精确。仿真和实验结果证明了此补偿方法的正确性,有效提高了转子位置检测精度,且具有良好的动稳态性能。     

面贴式永磁电机转子位置估计中的高频负序电流谐波研究

利用旋转高频信号注入法面贴式永磁同步电机转子位置时,由于各种因素的影响,高频负序电流中将含有各种谐波,这些谐波给转子位置的估计带来极大的误差.本文对这一问题进行了理论研究和实验验证,初步阐释了负序电流谐波产生的原因及造成的影响,并提出了相应的解决办法.     

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。     

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。     

不对称性因素对转子位置估计的影响

电机不对称因素的存在,使得基于高频信号注入法的转子位置的估计存在较大误差。分析了不对称性产生的原因及其在高频信号注入法的应用中所产生的影响,提出了通过同步旋转坐标变换来消除不对称因素对转子位置估算的影响,实验证明这些措施取得了很好的效果。     

混合励磁磁通切换永磁电机初始位置检测方法比较

为实现混合励磁磁通切换永磁电机转子初始位置检测,本文在电机d轴、q轴分别注入高频电压信号来估计转子位置。在电机d轴注入高频电压信号时,通过采集q轴电流来获得转子初始位置;在q轴注入高频电压信号时,通过采集励磁绕组电流来获得转子初始位置。通过比较两种初始位置检测方法,基于d轴高频电压信号注入的初始位置检测方法,无法直接判断磁极极性,需要额外的方法判断磁极极性;而基于q轴高频电压信号注入的初始位置检测方法,利用电机励磁绕组和电枢绕组的互感识别转子初始位置,无需额外的磁极极性判断可直接估计出转子位置。最后,在一台12/10混合励磁磁通切换永磁电机的测试平台对两种初始位置检测方法进行了验证。     

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。     

三相四线制系统任意次谐波电流的检测新方法

利用有源电力滤波器补偿电力系统的无功和谐波电流时,为实时准确地检测出谐波电流,根据通用瞬时无功功率理论,提出了一种适用于三相四线制系统的任意次谐波电流的检测方法。该方法以传统的ip-iq法为基础,适当修改变换矩阵就可检测不对称系统任意次谐波的正序、负序分量,再等价三角变换所得的每相电流零序分量以检测出任意次谐波的零序分量,相加所得的正、负和零序分量即得到任意次谐波电流。该方法克服了传统的ip-iq法不能用于三相四线制系统任意次谐波检测的缺陷,具有原理简单,检测精度高和稳定性好等特点。理论分析和仿真结果都证实了该方法的准确性。     

多台微电网逆变器并联的改进软件锁相技术

在多台无互连线逆变器构成的微电网系统中,为了防止环流,必须准确、快速的检测出逆变器输出电压的相位。在逆变器输出电压发生畸变或不对称时,传统锁相技术受到高次谐波和负序电压分量的影响,导致频率振荡,相位检测不准确。提出了一种基于降阶谐振(ROR)级联二阶广义积分(SOGI)的改进软件锁相模型,通过ROR和SOGI能有效地从基波电压中消除高次谐波、提取正序分量,达到响应迅速、波动小、相位准确的目标。基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证了该方法的可行性。     

基于补偿原理的MMC-HVDC系统不对称故障控制策略

为提高模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统交流侧发生不对称故障时控制系统的运行特性,研究了电网发生不对称故障下的负序电流抑制和直流电压稳定的控制策略。针对双序内环电流控制系统需要进行电压电流的旋转变换且d轴和q轴之间存在耦合的问题,设计了二阶复数滤波器对电网电压的正负序分量进行提取,并采用电压补偿原理对提取出来的负序分量设计了负序内环电压控制器,对双序内环电流控制器进行了有效的改进,简化了控制系统的结构。为实现不对称故障下直流电压的稳定,基于模块化多电平换流器(MMC)低频连续模型,在不对称故障下推导出桥臂功率和子模块电容电压中均含有二倍频的负序波动分量和二倍频的零序波动分量,进而设计了二倍频零序补偿控制器。在PSCAD/EMTDC中搭建了上述控制器,仿真结果表明所提出的控制策略可以有效抑制负序电流、稳定直流母线电压。     

利用逆同步速坐标变换检测感应电机定子故障

针对感应电机电流中谐波和噪声影响定子匝间短路故障诊断结果的问题,提出了利用逆同步速坐标变换提取定子故障特征的方法.利用改进的相关算法准确提取三相定子电流基波信息,通过逆同步速坐标变换将基波正序分量转换成二倍频交流量,负序分量转换成直流量.采用均值法提取直流分量,导出了负序分量在逆同步速旋转坐标系下合成矢量幅值,并考虑电机先天不平衡因素定义了表征匝间短路故障程度的灵敏度因子.实验结果表明,该方法避开了先天不平衡、谐波及噪声对诊断结果的影响,灵敏度因子可准确反映定子匝间短路故障特征.系统只需采样电压频率和电流信号,易于工程实现.     

复杂电网下无功及谐波电流检测算法研究

当电网电压不对称、有谐波畸变、频率突变等情况下,传统的基于瞬时无功功率理论的电流检测法检测结果存在较大误差。根据Ip-Iq电流检测理论,提出一种基于复系数滤波正负序解耦网络的电流检测法,对其进行理论分析和数学建模,设计电流检测网络结构。该方法由于锁相环采用了复系数滤波正负序解耦网络,可在复杂电网情况下准确跟踪基波正序分量相序;由于电流滤波也采用了复系数滤波正负序解耦网络,滤波后的电流可以更精确的实现正负序分离。通过在电网电压不对称、有谐波畸变及频率突变三种情况下对所设计的电流检测网络进行仿真验证,结果表明了本方法的可行性和有效性。     

一种精确检测三相不对称系统中各次谐波的新方法

本文提出一种精确检测不对称系统中各次谐波正负零序分量的新方法。该方法不直接采用对称分量法,而通过广义d_k-q_k旋转坐标变换,分别对三相电流按照相序a-b-c和a-c-b进行两次低通滤波得到三相电流的正、负序分量,同时分解零序分量,并通过低通滤波得到任意次谐波电流的零序分量。最终将对应分量求和得到检测结果。仿真分析表明,该方法无论三相电路电压是否畸变,都能够得到精确的检测结果。对于三相不对称系统(包括缺相),仍然可以精确检测出任意次谐波电流,并可用于基波有功和无功电流的检测。因此,它可应用于电力系统故障检测、保护和电力有源滤波器谐波电流检测中。     

基于双dq变换正负序提取及锁相环的FPGA实现

对于并网型电能质量治理设备,如有源电力滤波器(APF),为了实现对电能质量的检测与治理功能,需要对三相电压基波的正负序进行快速准确提取。当电网电压发生不对称、畸变等情况时,能否快速准确获得基波电压的频率和相位信息将会大大影响电能质量治理设备运行性能。文中依据同步旋转坐标变换理论,采用双dq变换方法,通过低通滤波器(LPF)处理,实现对基波电压的正负序提取,在此基础上引入负反馈控制理论实现锁相环功能。依据此理论使用FPGA实现基波电压正负序提取及锁相环功能,经测试表明文中所设计的系统能够在三相电压出现不对称、畸变等情况时,快速准确实现基波电压正负序提取、以及基波频率和相位的锁定,能够满足有源电力滤波器对于电压频率、相位实时检测与设备控制保护的使用需求。     

基于APF的特定次谐波补偿方案研究

以d-q坐标变换原理为理论基础,将坐标旋转角速度和旋转方向做适当修改,能分别检测出不平衡系统任意次谐波电流的正序和负序分量,以此提出了一种针对特定次谐波电流的检测方法。最后将检测到的正、负、零序分量相加,得到需检测的任意次谐波电流。经分析和实验,证明了该方法的正确性。     

不平衡负载下并联有源电力滤波器的控制策略

针对工业现场存在的不平衡负载(包括线性负载和非线性负载)导致的电网电压畸变和不平衡，在瞬时无功功率理论基础上，提出2种新检测算法及2/2变换矩阵，物理意义明确，可实时准确地分离出基波正序、基波负序及各次谐波电流，实现有源电力滤波器补偿策略的灵活选择--既可只补偿高次谐波和基波无功，充分利用有源电力滤波器的容量；亦可在容量许可的情况下同时补偿高次谐波、无功及基波负序。Matlab仿真研究和实验结果表明该算法的可行性。     

APF二次脉动的指令电流放大效应及其影响

在有源电力滤波器(APF)的运用场合中,直流侧电压脉动问题非常普遍,而这种脉动问题主要以二次脉动为主。在对三相三线制非对称负载APF的研究中发现,直流侧的二次脉动会在一定程度上影响电压环,产生不必要的附加负序指令电流形成指令电流放大效应,使得APF发出的补偿电流中基波负序电流分量要大于实际非对称负载中的基波负序电流分量,进而造成网侧电流的不对称。而加入陷波器对直流侧二次脉动进行滤除后,可以有效的降低这种指令电流放大效应,使得网侧电流对称。通过仿真以及实验验证了观点的正确性。