基于高频信号耦合注入的内置式永磁同步电机

内置式永磁同步电机(IPMSM)受转子凸极性的影响,绕组电感随转子磁极位置呈周期变化。考虑到上述特征,提出一种基于高频信号注入的IPMSM转子初始位置检测方法。将高频信号依次注入定子两相绕组,并提取定子绕组高频信号线电压,运算处理后获得没有考虑转子磁极极性的初始位置角。随后注入脉冲电压矢量进行转子极性判断,从而获得准确的初始位置角。理论分析和试验结果表明,该方法对电阻参数依赖较小,不受逆变器非线性和电流传感器检测精度的影响,能够准确检测转子初始位置角,满足IPMSM平稳起动的要求。     

表贴式PMSM转子初始位置非线性估计

针对表贴式永磁同步电机(PMSM)转子初始位置估计的问题,研究了一种基于两相静止坐标系下注入高频电压信号的非线性观测器的改进估计方法,并构造Lyapunov函数证明了非线性观测器的稳定性和初始位置收敛的象限问题进行了分析,给出了该非线性观测具体实现算法。仿真结果表明,该估计方法能够快速且准确地估计出PMSM转子初始位置,与基于数字低通滤波器的高频注入信号方法相比,该方法具有收敛快速、算法简单等优点,适合工程应用。     

基于高频信号注入的内置式永磁同步电机电感参数辨识

为了提高内置式永磁同步电机在低速和零速运行时的电感参数的辨识精度,建立了考虑到磁路饱和与交叉耦合影响的内置式永磁同步电机模型,在其他参数未知的情况下,采用注入高频电压信号的算法,通过对纯延时滤波器提取出的高频响应电流进行分析,得到交直轴电感值。仿真结果验证了该电感参数辨识方法的有效性,同时提高了系统对电感参数变化的鲁棒性。     

基于电感扰动的三相横向磁通永磁电机参数辨识与估算位置偏差修正

三相横向磁通永磁电机采用无位置传感器控制时,和永磁同步电机类似,位置偏差主要受到模型参数误差以及逆变器非线性等因素影响。该文依据估计直轴电流为0时的位置偏差方程,提出一种稳态工况下注入电感扰动的参数辨识方法以修正位置误差。该方法通过对观测器所用电感值施加扰动,构建非线性方程组,采用列文伯格-马夸特法求解,实现电感及永磁体磁链的准确辨识,并将辨识结果应用到观测器中,从而改善了无位置传感器运行的位置精度。仿真与实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

基于双三相永磁同步电机的EPS系统低速段无位置传感器控制

在双三相永磁同步电机(PMSM)电动助力转向(EPS)系统低速段无位置传感器冗余控制中,传统高频脉振电压注入法依赖于电机凸极效应,因而存在位置相关信号的信噪比很小的固有问题。从αβ两相静止坐标系提取高频电流响应信号,直接调制静止两相高频电流,使位置角估算只与直轴电感值相关。将该方法用于饱和凸极性较小的表贴式双三相PMSM。通过仿真和试验验证了所提方法的有效性和正确性。     

两种高频信号注入法与坐标系结合的无位置传感器运行研究

基于空间凸极效应的原理,讨论了采用旋转高频电流信号注入到估计的同步旋转坐标系,以及脉振高频电流信号注入到两相静止坐标系中,在永磁同步电机(PMSM)无位置传感器运行控制中的应用。分别给出了两种新结合的高频注入方法的转子位置估计数学模型,指出了获取转子空间位置的解调方法,并应用这两种新结合的高频电流信号注入方法,建立了PMSM无位置传感器矢量控制系统的仿真模型,并进行了仿真比较。仿真结果表明,采用脉振高频电流信号注入与两相静止坐标系结合的方法,具有易于实现的系统控制结构和更优的转子位置估计性能。     

采用测量电压的永磁同步电机多参数在线辨识

针对永磁同步电机多参数在线辨识存在欠秩、相互耦合、精度低等问题,该文提出一种采用测量电压的多参数在线辨识方法,同时在线辨识d、q轴电感、定子电阻和永磁体磁链4个参数。通过测量电压代替给定电压,消除了逆变器非线性因素对参数辨识的影响,提高参数辨识精度。通过高频正弦电压注入,先辨识d、q轴电感,然后再将电感辨识结果用于电阻和磁链的递推最小二乘辨识。这种分步辨识策略解决了欠秩问题。同时,在d轴注入方波扰动电流信号,进一步解决由于欠秩导致的参数辨识相互耦合的问题。实验结果证明,所提多参数在线辨识算法在加减速、突加突卸负载和不同温度下,均能准确辨识参数。     

一种改进的静止型永磁同步电机离线参数辨识方法

提出了一种改进的基于高频旋转电压注入的离线参数辨识方法,可以同时辨识永磁同步电机的定子电阻、电感与转子磁极初始位置并基本保持转子不动。该方法给定子注入高频旋转电压,产生的电流中含有结构凸极效应或者饱和凸极效应引起的转子磁极位置信息和直轴磁路非线性饱和引起的转子磁极极性信息。设计转子磁极位置信息提取方法与闭环调节结构,实现了转子磁极初次辨识角度跟踪;同时设计转子磁极极性信息提取方法,实现转子磁极极性判断。待闭环跟踪稳定后,通过提取感应共模信息与差模信息来测量定子电感,消除了直轴磁路非线性饱和对直轴电感检测的影响。最后,在转子磁极方向注入恒定电压,采用两点式伏安法测量定子电阻,消除了脉宽调制中死区与窄脉冲限制对定子电阻检测的影响。该方法实现了转子无转动离线辨识定子电阻、电感与转子磁极初始位置,并且在空载、满载和堵转情况下均适用。Matlab仿真与永磁同步电机实验验证了该方法的优越性能。     

基于高频电压注入的永磁同步电机参数辨识方法

中大功率工业应用中,变频器到电机之间长电缆分布参数、变频器输出频率限制将直接影响高频注入法对电机参数辨识精度。考虑多种限制条件,提出了一种基于曲线拟合的定子电阻计算方法,研究了基于高频注入的永磁电机电感参数辨识方法,重点分析了不同注入信号选择对参数辨识精度的影响,为注入信号的选择提供了依据。通过实验证明了该方法的实用性与有效性,对工业应用电机参数辨识具有重要指导意义。     

一种表贴式永磁同步电机无位置传感器低速控制策略

永磁同步电机在零速或低速下的无位置传感器控制技术主要是基于电机的凸极特性,而表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)磁路结构对称,凸极特性不明显。传统高频信号注入法利用电感饱和效应构造的"饱和凸极"估计SPMSM转子位置,且在电流环反馈和位置观测环节使用滤波器,造成电流环响应和位置估计延迟。针对上述问题,该文提出一种基于新型高频方波注入法的SPMSM无位置传感器低速控制策略,通过将磁场定向控制周期与电压注入周期分离,直接利用电压注入周期内两相静止轴系下的高频响应电流得到转子位置估计值,实现了在电流环反馈和位置观测环节均无需使用滤波器。同时,为抑制逆变器非线性因素对转子观测精度的影响,采用向d轴依次注入幅值相等、方向相反的两个电压矢量。最后通过2.2kW SPMSM无位置传感器控制系统验证该控制策略的有效性。