基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计

提出一种基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机(SPMSM)无位置传感器控制方法。利用持续方波电压变角度励磁的方式,在电机静止时提取αβ坐标系下高频响应电流的峰值包络线,通过包络线的正弦程度来反映饱和凸极性响应;并针对传统的方波电压注入法,设计了一种简化的信号处理方法,避免在基波电流和高频响应电流提取时滤波器的使用,并消除滤波器所带来的时间延迟问题,提高位置估计精度。通过基于RTLAB的SPMSM硬件在环系统进行仿真和实验验证,结果表明:简化后的方波信号注入法能有效实现转子位置估计,适用于较低开关频率下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制。     

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。     

基于载波注入的凸极永磁同步电动机无传感器控制

为了解决凸极永磁同步电机低速和零速时的转子位置估计问题，提出了一种载波注入的无传感器控制方法。在电机定子端注入高频正弦载波电压信号，利用空间凸极跟踪技术，从载波电流中取出位置估计的误差信号，再经过卡尔曼滤波器的处理，得到位置和速度估计信息。载波的恢复即高频信号的解调则通过一个带有外差作用的二阶低通滤波器来实现。仿真结果证实了这种方法的可行性，它适用于凸极永磁同步电机低速和零速时的转子位置和速度估计。     

一种新型的内置式永磁同步电机无位置传感器低速控制策略

在基于高频注入的内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)无位置传感器低速控制场合,需要使用滤波器提取位置信息和反馈电流环基频分量,但滤波器会导致信号延迟、减小电流环带宽。同时,为提高观测位置的精度,必须对逆变器电压误差进行补偿,由于数字控制系统有一个开关周期的延迟,采用先计算后补偿的方式复杂且准确度不高。针对以上两个问题,该文提出一种基于dq轴电压信号注入的转子位置观测方法。通过将磁场定向控制(field oriented controller,FOC)周期与电压信号注入周期相分离,避免了滤波器的使用。通过在估计差的补偿。最后在一套1.5k W IPMSM无位置传感器矢量控的d轴或q轴依次注入正反电压信号实现了对逆变器电压误制系统实验平台验证了控制策略的有效性。     

基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究

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,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法.文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行.实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能.     

基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)初始位置检测中,传统的基于凸极跟踪的短脉冲电压注入法难以确定脉冲宽度和幅值、实现困难、二次谐波分量法信噪比低的缺点,提出一种基于无滤波器方波信号注入的IPMSM初始位置检测方法。首先通过向观测的转子d轴注入高频方波电压信号,采用无滤波器载波信号分离方法解耦位置误差信息,通过位置跟踪器获取磁极位置初定值;然后基于磁饱和效应,通过施加方向相反的d轴电流偏置给定,比较d轴高频电流响应幅值大小实现磁极极性辨识;最后,通过2.2k W IPMSM矢量控制系统对提出的基于无滤波器方波信号注入的初始位置检测方法进行实验验证。结果表明,所提方法收敛速度较快,可在IPMSM转子静止或自由运行状态实现初始位置辨识和低速可靠运行,位置观测误差最大值为6.9°。     

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。     

PMSM低速下的转子位置角辨识算法研究

在地铁永磁牵引系统中,为了确保应用无位置传感器算法的永磁牵引系统在低速区转子位置角度辨识性能,需准确辨识转子位置。为此,给出适用于低速的永磁无位置传感器算法,即通过高频方波电压注入法得到初次位置,然后向估计d轴注入正向与负向的电压窄脉冲,比较响应电流以判断高频方波电压注入算法初判的磁极位置极性是N极还是S极,从而得到最终的转子位置辨识值。测试结果表明辨识得到的转子位置和频率误差较小,低速区电压、电流变化平稳。     

基于高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机控制

低速运行控制是无传感器永磁同步电机控制系统的关键技术之一。为提高无传感器PMSM矢量控制系统的低速性能,深入研究了一种基于高频脉振电压注入的转子位置估计方法。在估计的转子参考坐标系中注入脉振的高频电压信号,通过检测IPMSM定子侧的高频电流响应并对其进行适当的信号处理,获得了估计的转子位置和转速,实现了采用高频脉振电压注入法的无传感器速度控制。仿真结果表明该方法对电机转子位置和转速都具有良好的跟踪效果,能够使电机稳定有效地运行在低速甚至零速度状态。     

低速大转矩PMSM无速度传感器转矩脉动抑制

传统高频信号注入法在获取转子位置信息时,使用滤波器会造成电流环响应与位置估计延迟的问题,而且由于大功率控制器的低开关频率、逆变器非线性因素和伴随着高频注入会带来周期性的转矩脉动的问题。为解决上述问题,采用一种无滤波器基波电流与高频电流分离方法,通过简单的数学运算可以将基波电流和高频电流分离,减少转子位置估计过程中的相位延时,提高永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制精度和动态性能;为抑制这些周期性转矩脉动,采用电流环比例积分-谐振(PIR)控制器抑制周期性谐波电流,从而抑制转矩脉动。搭建了低速大转矩PMSM实验平台,对所提高频方波注入法和PIR控制进行验证,结果表明了控制策略的正确性和有效性。     

基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制

针对转子磁钢表贴式永磁同步电动机(SPMSM),提出了一种基于脉振高频电流注入的低速无位置传感器控制的新方法。其原理是在估计的同步旋转坐标系直轴上注入高频正弦电流,通过检测交轴电流环PI调节器的输出电压量,获得含有转子位置估计误差的信号,对此进行适当的信号处理得到估计转子位置角,从而实现无位置传感器控制。对该方法进行了理论分析、仿真与实验验证,结果表明该方法在低速和零速下均能准确地检测电动机转子的位置和速度,相较于脉振高频电压信号注入法,所提出的方法结构更简单,且稳定性更高。     

一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略

提出一种改进的永磁同步电机低速无位置传感器控制策略。与传统的旋转高频信号注入法和脉振高频信号注入法不同,该策略选择向静止坐标轴系注入高频脉振信号,转子位置估计信息可以通过载波电流响应提取。对于注入信号频率的选择和滤波器的设计进行了说明,并使用一种类似于简化型扩展卡尔曼滤波器的两相型锁相环得到最终的转子位置估计值。通过实验验证该方法的有效性,结果表明该方法在低速下能快速准确地得到转子位置信息,具有良好的稳定性和动态特性。     

永磁同步电机初始位置检测研究

提出了永磁同步电机(PMSM)在无位置传感器条件下的一种转子初始位置检测方法。PMSM转子静止时,向其定子绕组中注入高频电压,通过对高频响应电流进行解调、滤波等处理,再通过位置估计器,可得到转子位置;确定PMSM转子位置后,在PMSM的转子N极或S极注入高频电压。由于PMSM定子绕组电感饱和效应,获得的高频电流响应在正负半周幅值不同,因此可对转子极性进一步判断。最后,进行了理论分析和实验,通过实验验证了该方法的正确性。     

一种内嵌式永磁同步电机启动策略

针对基于高频电压信号注入法的内嵌式永磁同步电机低速无位置传感器控制系统无法估计转子初始位置导致电机启动运行困难的问题,提出了一种内嵌式永磁同步电机启动策略。该策略通过向d,q轴注入高频脉振三角波电压信号,利用连续信号的解调思想傅里叶分解高频响应电流进行信号调制,获取角度误差信息,采用Luenberger观测器代替单PI调节器构成的锁相环估计转子角度;高频脉振三角波电压信号注入法存在无法进行永磁体N/S极判断问题,该策略采用两次转子预定位法简单有效地将转子定位于位置观测器可准确估计的位置,无需永磁体N/S极判断,控制过程简单易行。Matlab/Simulink仿真结果表明所提出的启动策略稳定有效。     

一种可抑制逆变器非线性影响的永磁同步电机无位置传感器控制策略

内置式永磁同步电机无位置传感器低速控制主要采用高频正弦信号注入方法,但估计转子位置需应用滤波器提取高频信号,滤波器使用会延迟信号、降低电流环带宽,严重影响动态控制性能。一种改进的高频方波注入法被提出以克服上述问题,该方法将高频信号注入与矢量控制分周期进行,无需低通和带通滤波器。但是该方法在估计转子位置时受逆变器非线性影响较大,容易出现较大的估计误差。针对上述问题,该文提出一种注入幅值自适应的可抑制逆变器非线性的新型高频方波注入法。该方法通过变化的注入电压幅值抑制逆变器非线性造成的高频电压矢量信号畸变,提高转子位置角度估计精度。仿真及对比实验结果证明,该方法可将位置估计误差从原有的平均误差±11°降低到了平均误差±3°,具有良好的稳定性和鲁棒性。     

一种SPMSM转子初始位置检测方法

提出了一种表贴式永磁同步电机(SPMSM)的电压矢量注入转子初始位置检测方法.在深入分析电机磁饱和凸极效应的基础上,建立了转子位置与注入电压响应电流的关系.通过综合平衡转子位置检测精度与检测效率,确定了合适的注入电压幅值、作用时长及位置角度步长.实验结果表明该方法能够根据驱动系统对转子初始位置检测的精度要求,准确地获取转子初始位置信息.     

永磁同步电机无位置传感器控制系统

针对传统永磁同步电机无位置传感器控制系统在低速段不能正常实施的问题,提出了一种简单但有效的永磁同步电机无位置传感器控制方法.通过在电机定子绕组中注入高频电压,利用电机的凸极效应,及对电机绕组端电流的处理计算,准确地计算出电机的转子位置和转速,实现无位置传感器控制.为了解决永磁同步电机的启动问题,提出了在电机静止状态下检测转子初始位置的新方法.仿真结果显示了所用方法的有效性和可行性.     

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。     

基于磁饱和凸极效应的面贴式PMSM零速下无传感器技术

为了实现面贴式隐极永磁同步电机零速下转子初始位置的检测,从电机的高频数学模型出发,引入适合脉振高频注入法实现无传感器运行所需的定子槽磁桥特殊结构,分析了定子槽形和定子槽磁桥尺寸对电机饱和凸极效应的影响,并通过有限元分析予以验证,获得了高频阻抗随转子位置的变化规律,提出零速下无转子位置／速度传感器的控制策略。仿真结果表明这种基于饱和凸极转子位置检测原理的无速度传感器控制对面贴式永磁同步电机零速下定位及运行控制的正确性和可行性。     

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.