基于DFT的旋变软件解码非理想偏差标定方法

针对目前旋变软件解码中的采样包络面存在非理想偏差问题,从理论推导了幅值偏差、直流偏差会对旋变软件解码的输出角度叠加一个2倍频波动,正交偏差会叠加一个同频波动。提出了基于离散傅里叶变换（DFT）的矫正方法,利用该方法实现了幅值偏差、直流偏差和正交偏差的提取,并对这3种偏差设计了相应的矫正环节。同时又推导了存在转速误差条件下使用DFT方法提取到的幅值偏差、直流偏差存在一个和旋变包络面初始相位相关的波动误差,并通过取一段时间内波动平均值的方法解决了该误差对提取结果的影响。最后通过仿真试验验证了推导的正确性,搭建了拖台架并进行旋变标定试验,对比标定前后数据,表明偏差矫正后的锁相环输出的角度线性度更好,转速波动更小,相应的dq轴电流的指定阶次波动也更小。     

磁阻式旋转变压器信号绕组阻抗匹配分析

针对磁阻式旋转变压器的输出信号电压不满足数字式解码芯片所要求的输入电压范围问题,该文对磁阻式旋转变压器的信号绕组进行了阻抗匹配分析。首先建立了信号绕组的PSpice等效电路模型,然后仔细分析了信号绕组的电感参数、电阻参数及输出信号的滤波电容参数对输出电压幅值的影响,最后通过对实际应用的磁阻式旋转变压器的测试验证了分析方法与分析结果的正确性和可行性。     

考虑信号幅值和正交误差的旋转变压器解码算法

在传统同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)解码算法的基础上介绍了一种双同步参考坐标系锁相环(DSRF-PLL)解码算法。由于旋转变压器在实际应用中受本体设计及信号处理电路的影响,其输出往往为包含误差的非理想信号,其中幅值不平衡和相位非正交误差占主要地位。DSRF-PLL算法将非理想信号分解成一个正序电压分量和一个负序电压分量,通过双同步坐标系(DSRF)和解耦网络结构单元来达到消除幅值不平衡和相位非正交两种误差的目的。在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型对DSRF-PLL解码算法进行了仿真验证。仿真结果表明该算法在抑制旋转变压器输出幅值平衡和相位非正交误差方面的有效性。     

基于DFT和DSC提取电压基频正序分量的方法

针对三相电网电压可能含有谐波和不对称分量的情况,通过离散傅里叶变换(DFT)算法提取其中基频信号的幅值和相位,重构出基频信号后,再通过延时信号消除算法(DSC)提取基频信号中的正序分量,最后通过同步参考轴锁相环(SRF-PLL)完成对基频正序信号的相位跟踪,同时该PLL还能给定基频正序分量(FFPS)的频率估计值,该频率的获取使得DFT和DSC具有频率自适应性,能准确提取相应信息。最后通过实验验证了这种信号提取方法的可靠性和正确性。     

非线性负荷下高准确度数据处理技术

对工作于非线性负荷电网下的电子式互感器进行在线校验,数据处理算法的精确度是保证在线校验可靠性的关键。为提高在线校验精度,有效抑制频率波动、间谐波和高次谐波的影响,提出一种基于离散Fourier变换(DFT)算法数据预处理及主频谱修正的改进算法。在离散Fourier变换前对采样数据进行等长度截断叠加,实现相位补偿;构建二阶Hanning自卷积窗函数,对截断采样序列进行离散Fourier变换并提取基频分量,通过主频谱校正得修正后的幅值和相位。采用虚拟仪器开发环境Labview进行仿真,计算了不同叠加次数对改进算法输出值误差的影响,并对几种不同的数据处理算法进行了对比。研究结果表明:叠加次数α=3时,改进算法输出值的误差最小;当电网频率出现±0.5 Hz的频率波动时,改进算法的精确度更高;性能测试结果表明,比差变化0.01%,角差变化0.3′,误差分布均匀且无跳变,准确度可达到0.05级,满足对0.2S级电子式互感器的校验要求。研究结果证明了所提算法的有效性。     

PMSM驱动系统位置传感器故障在线诊断与自适应容错控制

针对以旋转变压器为位置传感器的电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统,重点开展旋转变压器正交不完善和幅值不平衡位置传感器故障在线诊断与自适应容错控制研究。首先分析旋转变压器幅值不平衡与正交不完善故障所导致的位置偏差及在d、q轴定子电流中所呈现的故障特征,提出基于定子q轴电流故障特征的有效提取,通过故障模式定位、识别和故障程度评估实现位置传感器故障的在线诊断,巧妙地回避逆变器死区效应引起的q轴电流脉动对位置传感器故障诊断精度的影响,再基于获取的位置偏差实现自适应容错控制。最后,通过系统建模与仿真研究、系统实验测试证实所提出的位置传感器故障在线诊断与自适应故障容错策略的合理有效性。     

旋转变压器误差抑制与解码技术的研究

针对旋转变压器在工程应用中易受环境条件的影响,导致传统的解码方法不能有效抑制输出信号中存在的幅值、偏置、相位等误差,从而影响到解码效果等问题提出使用改进III型双广义二阶积分器配合自适应参数校正算法,对旋转变压器输出信号进行波形预测和重构,实现精确解码。首先带有噪声的旋转变压器输出信号,经过自适应参数校正算法后,对源输出信号进行预测重构,把重构后的信号在经过低通滤波器有效滤除前级携带有的高次谐波,然后通过改进III型广义二阶积分器通过提取和分离不平衡信号中的对称正序分量;其次利用锁相环技术进行跟踪计算;最后获取准确的转速和角度。其中,自适应拟合算法,也有效减弱了改进III型二阶积分器的超调和稳态误差的问题。Simulink仿真结果说明该方法能够在四种误差存在的情况下准确解码,证实了该方案的可行性。     

基于四线旋转变压器及AD2S1200的叉车线控转向永磁同步电机角度解码研究

基于四线式旋转变压器及AD2S1200芯片对叉车线控转向永磁同步电机的转子角度解码展开研究。设计功率放大电路对AD2S1200芯片输出的正弦波信号进行放大和滤波作为旋转变压器的正弦励磁信号,将旋转变压器输出单端包含角度信息的正、余弦信号经调制电路处理成AD2S1200需要的差模输入信号。通过Freescale DSP芯片MC56F8367经接口电路获取转换后的角度信息,利用一种数字滤波方法对角度信息进行处理,最终获得永磁同步电机转子位置角度。实验证明,解码角度准确、波形平滑、实时性好,能够满足叉车线控转向永磁同步电机控制需求。     

基于旋转高频注入的内置式永磁同步电机初始位置检测算法

旋转高频电压注入法检测内置式永磁同步电机(IPMSM)初始位置时,针对信号滤波和数字控制延时会增大检测误差的问题,提出基于自调整轴系幅值收敛(SFAC)的位置信号解调算法。首先,将电流变换到两相自调整轴系中,变换角度为磁极位置估计角度+π/4,从而无需补偿数字控制延时造成的相位偏差。其次,采用递推离散傅里叶变换(DFT)计算两相自调整轴系的电流幅值,其幅值二次方差经过锁相环输出的磁极位置估计角度,再结合电压脉冲注入法判断磁极极性。其信号解调过程无需滤波处理,从而避免了滤波器的相移问题。最后,将所提的SFAC算法与同步轴系高通滤波器(SFHF)算法进行对比分析,并通过实验验证了算法的正确性和优越性。     

圆筒型永磁直线同步电机用线性霍尔位置检测的误差补偿

分析了圆筒型永磁直线同步电机采用线性霍尔传感器进行位置检测时存在的误差,并提出了一种离线标定和在线Kalman滤波相结合的误差补偿方法。霍尔传感器信号的误差形式包括存在直流偏置、两路信号幅值不相等和信号中含有谐波等。前两种误差形式分别会在位置检测结果中产生基频和2倍基频误差,对此通过离线标定的方式获得两路信号的直流偏置和幅值比,并补偿到原始信号中。霍尔信号中的谐波由气隙磁场畸变引起,利用有限元仿真分析了磁场中的谐波含量,分析表明磁场畸变会导致位置检测产生4倍基频误差,对此采用在线Kalman滤波提取霍尔信号中的基波分量,消除了谐波分量的影响。实验结果表明,补偿后的位置检测误差减小了81%,从而验证了该补偿方法的有效性。     

基于离散傅里叶变换的频谱分析新方法

针对现有的测频算法和频谱分析方法还存在一些不足之处,提出了基于离散傅里叶变换的频谱分析新方法,它能准确计算出信号中的基频分量,整次谐波和非整次谐波的幅值,频率和相角,以及衰减直流分量的幅值和衰减时间常数.公式推导的过程先从简单的单信号模型入手,得到单个余弦信号的幅值、频率和相角,再推广到一般情况下的复杂信号,采用牛拉法迭代求解.算法精度高,不受初始采样点、采样频率和阶数的影响,实时性强.最后对具体算例进行仿真,所得结果验证了算法的正确性.     

具有误差抑制功能的磁编码器解码算法研究

磁编码器作为一种广泛使用的电机转子位置测量装置,其测量精度对整个控制系统的性能有着重要影响。为了提高转子位置测量精度,采用双二阶广义积分器-锁相环(DSOGI-PLL)解码算法提取磁编码器输出信号的正序分量,抑制磁编码器输出信号中存在的幅值误差和相位误差。针对传统二阶广义积分器(SOGI)无法抑制直流偏置误差的缺陷,提出改进型二阶广义积分器(ISOGI)以消除直流偏置误差,提高磁编码器解码精度。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

结合旋变误差补偿的轴角数字转换器研究

旋转变压器作为一种常用的电机转子位置检测装置,其检测精度直接影响整个控制系统的性能。为了获得高精度的转子位置信息,研究了一种结合误差补偿的软件旋变轴角数字转换器(RDC)。首先,研究采用基于三相同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)的位置角求解方法,滤除旋转变压器输出信号中的高频抖动分量;然后,针对旋转变压器输出信号中的零位误差、正交误差和幅值误差的影响研究采用椭圆假设算法进行消除,并研究采用谐波分离法实现对信号中的谐波误差补偿;最后,搭建仿真模型和试验平台进行了分析验证。仿真与试验结果证明了所提方法的有效性。     

一种简便高效的旋转变压器位置信号滤波算法

旋转变压器的非理想因素会导致其输出的两相感应电势存在误差,对感应电势进行解码得到的转速和位置信号也存在误差,影响电机控制的性能。针对这一问题,提出一种基于转子位置重构与软件锁相环的旋转变压器位置信号滤波算法,该滤波算法可滤除位置信号中的误差信息,抵抗旋转变压器非理想因素对电机控制性能的影响。在三相永磁同步电机实验平台上对所提滤波算法进行了验证。     

旋转变压器解码芯片AD2S1200的解码原理与应用分析

在高性能电机的控制中,转于位置的测量精度对电机的控制效果影响很大,为提高电机转子位置信号的测量精度,本文对旋转变压器解码芯片的解码原理进行了深入的分析,并推导出其离散化闭环传递函数,得出相应波特图和带宽;通过仿真给出了滤波电容参数与信号绕组电感、电阻参数之间的关系,分析了解码电路滤波电容的选择对转子位置角测量误差的影响,最终根据本文提出的方法选择了解码电路的最优滤波电容,并经过试验验证该方法的有效性.     

大功率永磁同步驱动系统位置反馈分析与设计

介绍了一种大功率永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）交流驱动系统的位置反馈装置——旋转变压器和解码芯片AD2S80A。简要给出了PMSM驱动系统组成、旋转变压器原理；着重介绍了位置反馈通道组成以及位置信号采样和处理措施。实验证明，该位置反馈通道的结构简单，精度高，可靠性高，抗干扰能力强，软件剔除失真和畸变的方法是有效的，完全能满足控制要求。     

基于离散傅里叶变换的频谱分析新方法

针对现有的测频算法和频谱分析方法还存在一些不足之处,提出了基于离散傅里叶变换的频谱分析新方法,它能准确计算出信号中的基频分量,整次谐波和非整次谐波的幅值,频率和相角,以及衰减直流分量的幅值和衰减时间常数.公式推导的过程先从简单的单信号模型入手,得到单个余弦信号的幅值、频率和相角,再推广到一般情况下的复杂信号,采用牛拉法...     

一种滤除衰减直流分量的电流估计新算法

电力系统的故障电流中存在指数函数型衰减直流信号,直接采用离散傅里叶变换（DFT）算法测量基波电流的误差较大。提出一种从故障电流信号中消除衰减直流分量的新算法,基于纯正弦波信号在一个全波周期积分为零、而指数衰减信号在一个全波周期积分不为零的原理,用一个全波周期加前一个采样周期的采样数据,就能精确估计出指数函数型衰减直流信号的幅值和时间常数。每个采样数据减去衰减直流分量偏移量后,用全波DFT算法就可精确估计故障电流。在Matlab仿真平台上,进行综合仿真试验表明：所提算法测量精度高,易于用DSP实现,可应用到基于DSP的数字继电保护装置中。     

一种滤除衰减直流分量的电流估计新算法

电力系统的故障电流中存在指数函数型衰减直流信号,直接采用离散傅里叶变换(DFT)算法测量基波电流的误差较大.提出一种从故障电流信号中消除衰减直流分量的新算法,基于纯正弦波信号在一个全波周期积分为零、而指数衰减信号在一个全波周期积分不为零的原理,用一个全波周期加前一个采样周期的采样数据,就能精确估计出指数函数型衰减直流信号的幅值和时间常数.每个采样数据减去衰减直流分量偏移量后,用全波DFT算法就可精确估计故障电流.在Matlab仿真平台上,进行综合仿真试验表明:所提算法测量精度高,易于用DSP实现,可应用到基于DSP的数字继电保护装置中.     

基于线性霍尔误差补偿的高速永磁同步电机转子位置检测技术

针对采用线性霍尔元件检测高速永磁同步电机转子位置时,存在多种非理想因素造成的误差进行分析,并提出了相应的误差补偿方法.当两路霍尔信号幅值不相等、相位非正交时,检测的转子位置信号中存在二倍基频的误差分量,对此提出一种基于坐标变换的位置误差补偿方法,即构造坐标变换以提取出霍尔信号中的正序分量,根据其正序分量解算出转子位置;当霍尔信号采样调理电路中存在低通滤波器以及安装角度存在偏差时,两路霍尔信号存在一定的相位偏差,提出了一种基于电流环特征量的位置误差自适应补偿方法,即根据电流环的特征量与转子位置误差之间的关系,对位置补偿角进行自适应调整以补偿误差.最后,通过仿真和实验验证了所提出的两种方法的有效性.