永磁同步电机无传感器单电流环启动及闭环切换研究

针对永磁同步电机无位置传感器的低速启动问题,对转速开环、电流闭环的单电流环启动法,即给定旋转电流矢量带动电机转子旋转启动进行了研究。采用单电流环启动的方法,开展了由单电流环模式切换到转速闭环模式运行的切换过程分析,提出了在启动及切换过程中增加d轴电流控制环节,即增大"转矩-功角自平衡"区域来优化启动与改进的切换方法,利用DSP构成的全数字交流控制系统对提出的方法在切换时电流冲击与功角差进行了测试。研究结果表明,所提出的启动与改进切换方法是可行的,能够使电机由零速平稳启动,在切换时电流与功角差变化大大减小,可以平滑地完成单电流环启动至转速闭环控制模式的切换,最终平顺地加速到额定运行状态。     

无位置传感器无刷直流电机换相误差校正系统研究

针对传统无位置传感器无刷直流电机控制技术存在换相误差这一问题,本文提出了一种基于转子角度观测器的换相误差闭环校正方法。在系统分析换相误差产生机理的基础上,通过建立u_i转子角度观测器模型,在线实时获取电机转子位置,将电机总换相误差归一化为反电势与相电流间的相位差,并进行校正。相较于传统无位置传感器控制技术,本文提出的方法可以在较宽的电机转速范围内进行换相误差精准校正,并具有较高的鲁棒性。仿真与实验结果表明,基于本文提出换相误差校正策略能获得精准换相点,转矩脉动明显降低,尤其是在换相期间,校正后相电流脉动从42%减小到18%左右。     

无位置传感器无刷直流电机闭环三段式启动策略

针对无位置传感器无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)启动问题,提出了一种转子初始位置精准预定位与加速过程中优化定位相结合的闭环三段式启动策略.在电机绕组中施加短时间脉冲电压矢量,通过检测直流母线电流可以将转子位置锁定在60°电度角范围内,在此基础上通过向指定绕组通电与检测电流比较阈值完成转子精准预定位.预定位后进入优化定位与加速阶段,此时电流比较阈值作为换相条件,保证转子在加速过程中准确换相,当转速达到一定值时系统切换到反电势运行状态(back electro-motive-force,EMF).实验结果表明,提出的三段式闭环启动方法无需传感器、成本低、可靠性高,能保证系统在整个启动过程中均处于闭环工作状态,不会出现失步或启动失败现象.     

车载空调压缩机全速度无传感控制策略研究

为了实现车载空调压缩机无位置传感下全速度范围运行,研究了一种针对车载空调压缩机的全速度控制策略.在低速和零速下,为解决启动不平稳、电机易过流等问题,采用I/F电流闭环方式实现电机的快速平稳启动.在中高速下,为解决传统滑模观测存在高频抖振、位置精度低等问题,采用基于PLL的自适应滑模观测器进行位置估算,在低速和中高速模式切换过程采用Sigmod连续切换函数,实现平稳切换过渡.通过Simu-link仿真结果,验证了该控制策略的有效性.     

开关磁阻电机全速范围无位置传感器转矩优化

考虑到目前开关磁阻电机无位置传感器都有其转速应用的限制范围,具有不能覆盖电机起动阶段全部速度范围的缺点,提出了基于滑模观测器和相电流梯度法相结合的全速范围无位置传感器技术,以滑模观测器为基础建立了转子位置估计误差校正模块。误差超过阈值时采用相电流梯度法估计转子位置,误差处在允许范围内采用滑模观测器法估计转子位置。仿真结果验证了方法的可行性,其能有效地减小因滑模观测器法估计转子初始位置误差较大引起的转矩波动,能够实现起动阶段转子位置的精确检测,确保了在全速范围内位置估计的精度。     

基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统

针织大圆机的特殊运动状态要求其驱动电机具有较大的启动和带载能力以及较高的稳态运行精度,同步磁阻电机是一种应用于针织大圆机的理想电机,但现有同步磁阻电机无传感器控制,存在转子位置估计误差大、速度切换不平滑等问题。对此,提出一种基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统,零速和低速时采用脉振高频电流注入法,通过在估计坐标系的d轴注入一个幅值恰当的高频电流信号,使用估计q轴的高频电压信号估计转子位置;中速和高速时采用模型参考自适应法,通过建立数学模型并对其进行稳定性分析来估计转子位置;为了实现零速和低速到中高速的速度切换,提出一种改进的过渡区域融合观测方案,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数进行位置融合。为了验证方案的有效性,搭建了平台进行测试。由结果表明,该方案启动过程带载能力强,切换过程平滑且稳定,稳态运行过程波动小,是一种较适合大圆机电机驱动的无传感器矢量控制方法。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

基于状态重构的铁路门式起重机状态反馈力控制吊重防摇系统的设计

为防止集装箱在目标位置和期望时间时摇摆,通过建立工程实用的起重机小车集装箱系统动力学方程,采用全状态反馈控制起重机小车驱动力从而控制状态变量。为了解决工程实际中摆角和摆角角速度难以测量的问题,设计了状态观测器,通过唯一测得的小车位置信息重构系统状态变量获得状态变量估计信息。用类似二阶系统性能分析方法推导出反馈控制器的调节参数公式和状态观测器的增益参数公式。仿真结果表明：状态观测器在0．6s时可以消除重构误差,重构精度高,观测过程明显较反馈调节过程快;状态反馈控制方法可行;摆角和小车位置等状态变量均有期望的动态响应,达到了集装箱防摇控制的目的。     

一种基于功能安全的电机控制位置检测算法改进

传统的电动汽车行驶过程中,只依靠位置传感器获得电机的转速、角度等信息。若在行驶途中传感器发生故障,会导致车辆失去动力,进而引起车辆失控,存在极大的安全隐患,不满足国家对车辆功能安全的要求。针对此问题,在传统的基于位置传感器和转子信息检测的基础上又引入了滑模观测器估算电机转子的角度,当电机位置传感器发生故障时,将滑模观测器估算的角度值作为控制变量参与电机控制,改进后的算法在位置传感器故障时能正常工作,及时提供准确的转子信息,避免汽车突然失去动力而造成安全隐患,极大地提高了汽车的安全性能,符合国家对汽车功能安全的需求。     

基于电压矢量注入法的PMSM无传感器控制

针对贴面式永磁同步电机的无传感器控制在低速和静止时一直存在着转子位置难以检测和估算的问题,提出了一种新的无传感器控制策略,即根据定子铁芯的非线性磁化特性,采用电压矢量注入法(Voltage Vector Pulse Method),在电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度,实现转子初始位置检测。最终,通过Matlab仿真和实验,验证了该方法的有效性。