无速度传感器的无轴承同步磁阻电机控制系统

机械速度传感器给无轴承同步磁阻电机带来维护不便、可靠性降低、总成本增高以及超高转速受限等诸多问题,故宜取消电机的速度传感器.为此提出一种基于脉动高频信号注入法的无轴承同步磁阻电机转速估计方法,该方法在被控电机转矩绕组注入脉动高频电压信号,利用电机的凸极性,通过检测含有转子位置信息的转矩绕组高频感应电流来估计转子位置,从而实现无轴承同步磁阻电机的无速度传感器悬浮控制.仿真结果表明采用高频信号注入法能准确估计转子实际位置,可实现全速范围内电机的稳定悬浮运行.     

一种改进的基于信号注入的永磁同步电机转子位置检测方法

给出了一种改进的基于信号注入的电机转子位置观测方法。由于凸极效应的存在,注入的高频电压信号引起的高频电流信号中将包含转速信息,通过相干检波和适当的信号处理,可以分离出转子位置信息。仿真实验表明,此方法检测精度高,且不依赖任何电机参数,具有很好的鲁棒性。     

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。     

基于多级结构特性的航空无刷同步起动/发电机转子初始位置估算EI北大核心CSCD

由于航空无刷同步起动/发电机(aircraft brushless synchronous starter/generator,ABSSG)起动阶段凸极率可变,在不使用位置传感器时较难获得精确的转子位置。为了提高估算精度,该文利用主电机定转子间互感随转子位置变化而变化的特点,提出一种基于多级结构特性的ABSSG转子初始位置估算方法。考虑到ABSSG无刷化特性,在主电机定子施加电压信号后,通过提取励磁机定子绕组中的响应信号来估算转子位置。所提方法分为两步:首先,向主电机定子绕组注入高频信号,估算不含象限信息的初始转子位置;其次,注入低频信号确定转子位置象限信息。在所提方法中,通过对励磁机定子电流进行傅里叶分析获取高频注入信号的最佳注入频率。最后,通过实验验证该文所提方法的可行性与有效性。     

永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对永磁同步电机转子初始位置检测已有方法存在的电机"抖动"、对电机参数依赖性强、高频电流信号数学处理算法复杂等问题,提出一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波,比较三相电流响应幅值的大小关系,依据转子位置角θ对三相高频电流响应信号幅值的调制规律,得到电机转子初始位置信息,最后利用电机磁路饱和效应区分电机转子NS极性。理论分析及实验表明,该方法能准确检测出电机转子初始位置信息,电机转子不会发生"抖动",检测方法对电机参数依赖性低,电流处理算法简单,不需要额外增加硬件电路,检测误差较小,可满足永磁同步电机的平稳起动要求。     

基于脉动高频信号注入的永磁同步电动机转子位置检测

利用电动机的凸极效应跟踪转子位置,可以实现电机全速度范围内转子位置的检测,且对电机参数的变化不敏感,鲁棒性好.对脉动高频信号注入法进行永磁同步电动机转子位置检测的原理进行剖析.在定子绕组端注入高频小幅值的脉动电压信号,将产生的带有转子位置信息的高频载波电流解调后,送入位置观测器,可观测出转子位置.通过仿真进行算法验证,结果表明,对具有凸极效应的永磁同步电动机来说,脉动高频信号注入法能够精确地跟踪转子位置,尤其是能够解决低速甚至零速下的转子位置检测.     

基于高通谐振滤波器的高频脉振电流注入法研究

当高频脉振电流注入法利用电机的凸极效应实现无位置传感器控制时,为了避免注入信号幅值选取的不当,导致提取转子位置信息的高频响应信号解调失败和转矩脉动,提出一种将高通谐振滤波器引入转子位置提取通道的方法。利用高通谐振滤波器在低频段的高度衰减性,在谐振点对解调信号放大增幅的特性,提高了含有转子初始位置信息的信噪比。对转子位置信号的滤波优化,使得电机无位置算法在解调响应信号的难度降低,转子位置和转速的估算可以实现零误差。最后通过仿真对比研究验证了方法的正确性和有效性。     

基于改进信号注入法的同步电机初始位置检测

在电励磁同步电机控制系统中,转子初始位置角的检测对电机起动起到至关重要的作用,而传统电压积分法存在积分漂移等缺点。为了快速且精确地获得电励磁同步电机转子初始位置角,根据电励磁同步电机转子不对称的特点,采用转子高频信号注入法对电机转子初始位置角度进行检测。采用滑动傅里叶变化对高频信号注入法中提取位置信号的方法进行改进,并对带有转子初始位置检测的电励磁同步电机气隙磁链定向矢量控制系统的起动进行研究。结果表明,改进后的基于转子高频信号注入法的电励磁同步电机初始位置检测方法能够快速精确地获得转子初始位置,并且,电机在矢量控制系统中能够正常起动运行。     

改进的内置式永磁同步电机转子位置检测

在传统高频注入法永磁同步电机转子位置检测中,所使用的滤波器影响转子位置估算精度,注入高频电压信号会对电机电磁转矩控制产生影响,针对这些问题,提出了一种改进的高频注入转子位置检测方法,并研究由该方法带来的高频信号相位偏移问题。该方法采用将传统纯延时方法与带通滤波器法相结合的思路,通过延时增强了系统对高频信号观测的灵敏度,降低了所需要注入的高频电压信号幅值,减小了高频注入法对电机带来的转矩脉动,同时,通过对由延时与带通滤波器带来的相位延时进行实时补偿,从而改善转子位置估算的相位滞后问题。最后,通过仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于高频正弦脉振电压注入的永磁电机无传感器控制策略

为了降低因固定频率高频信号注入而引起的额外噪声,减弱噪音污染,研究了一种基于随机信号注入的永磁电机无位置传感器控制方法。根据随机注入的特点,建立了随机高频正弦注入的电机数学模型。在此基础上,对随机正弦信号的产生及注入方式以及包络线信号的提取原理进行分析,设计了一个转子位置跟踪器,准确的获取永磁电机转子位置。最后,在永磁同步电机实验研究平台上进行了验证,通过对高频响应电流的功率谱密度进行分析,进一步证明了所研究方法对降低高频噪音的有效性。     

基于高频信号注入的永磁同步电动机转子位置观测

针对机械位置传感器给永磁同步电动机(PM SM)调速系统带来的诸多问题,给出了一种基于高频信号注入的电机转子位置观测方法。电机静止时,向电枢注入高频电压,从而激发出同样频率的高频电流,该电流矢量的空间轨迹为一椭圆,且该椭圆的长轴与转子的空间位置存在一一对应的关系。通过对高频电流幅值极值发生的时刻进行检测,可以容易得到转子的初始位置。电机旋转时,由于凸极效应的存在,高频电流波形中含有转速信息,通过相位检波和适当的信号处理,可以分离出转速信息。仿真实验表明,此种方法检测精度高,且不依赖任何电机参数,具有很好的鲁棒性。     

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.     

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。     

内插式永磁无轴承电机转子位置/位移综合自检测

为实现无轴承电机的低成本与实用化，解决运行控制中电机转子位置/速度及径向位移的检测，提出了一种基于脉动高频电压信号注入法的转子位置/位移综合自检测方法。通过从转矩绕组注入脉动高频电压信号，利用电机空间凸极效应和转矩绕组与悬浮绕组间的互感特性，同时实现对转子位置/速度和径向位移的有效观测。电磁场分析结果表明，该方法可实现位移检测信号在水平、垂直方向的解耦以及转子位置和位移检测信号间的解耦。应用该检测方法构建了内插式永磁型无轴承电机无传感器运行的矢量控制系统，系统仿真运行表明，该自检测方法能在全速范围内准确观测出转子的位置/速度和位移，并能在大负载扰动条件下实现无传感器方式的稳定悬浮运行。     

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。     

基于多重凸极跟踪的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入的内埋式永磁同步电动机多重凸极跟踪转子位置估算方法，对电机的多重凸极进行了建模、测量与分析，并设计了多重凸极的解耦观测器，补偿多重凸极对电机转子位置估计的影响；进行了基于多重凸极跟踪算法的控制系统实验。实验结果表明，所提方法能在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置，且对电机的参数变化不敏感，在补偿了多重凸极的影响后，减小了转子位置估计的误差，提高了估计精度。     

基于高频信号注入法的BLDC无传感器运行驱动策略

采用PWM技术注入高频信号的情况下,无法依靠逆变器功率管的逻辑切换来驱动BLDC。针对这一问题,提出了一种新的驱动方法:根据实时检测的转子位置的变化量来控制调制电压的波形,从而控制逆变器输出的主电压波形,使之符合BLDC正确运行的要求,实现BLDC的无传感器运行。实验结果证明了这种方法的正确性。     

空调压缩机低速无位置传感器控制策略

由于空调压缩机内部含有腐蚀性制冷剂,无法安装位置传感器,传统的恒流频比(I/f)方法在中、高速以下运行时,存在控制精度低、响应慢等问题。针对这一问题,提出了基于脉振高频正弦电压注入策略。通过对电流信号进行处理,获取得到转子位置、磁极方向信息。引用了锁相环(PLL)位置跟踪策略以降低对电机参数与检测精度的依赖性。为检测出转子磁极方向,提出了一种对正、负半轴的直轴高频电流信号分别进行积分、比较的转子磁极方向识别策略。仿真与实验结果表明该方法能在低速条件下对转子位置快速跟踪,鲁棒性强。