永磁同步电机新型转子位置估计误差补偿策略

分析了传统永磁同步电机脉振高频电压注入法采用传统调制信号下,定子电阻与电感参数的不同匹配对电机转子位置估计系统稳定性的影响,表明不同的电阻与电感参数匹配易造成电机转子位置估计系统不稳定。针对该问题,利用锁相环技术锁定交轴高频电流响应相位,构造新型同相位的调制信号用于对高频交轴电流响应的处理,保证电机转子位置估计系统为稳定的负反馈系统。与此同时,提出新型转子位置估计误差补偿策略,有效避免转速升高情况下反电动势项以及交叉耦合项造成转子位置估计误差增大的问题。实验结果验证了新型转子位置估计误差补偿策略的有效性和实用性。     

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。     

应用特征谐波消除改进脉振高频电压注入法

针对永磁同步电机无位置传感器矢量控制中传统脉振高频电压注入法存在的估算角度滞后、与中高速无位置传感器控制技术切换困难等问题提出改进方法。引入特征谐波消除的方式取代低通滤波器,同时充分考虑定子电阻对位置估算的影响,修改误差矫正项以减小估算误差,并给出了改进后的脉振高频电压注入法的完整实现方式。应用特征谐波消除的方式得到误差校正项,估算的转子位置更加精确,用特征谐波消除的方式去除高频电流信号,不会引起电流畸变和相位滞后。用改进算法得到的转子位置及转速作为反馈对电机进行闭环控制,可以改善电机低速下的动态特性。仿真分析和实验结果证明了该方法的有效性。     

基于高频注入的永磁同步电动机直轴正方向判定

针对永磁同步电动机脉振高频注入法估计直轴正方向判定存在180°电角度误差的问题,提出一种基于脉振高频注入的电机估计直轴正方向判定与补偿方法。在初次得出直轴位置估计的基础上,考虑4个导致位置估计失败的转子初始位置角,通过改变它的初始位置估计给定,维持系统正常运行。利用不同磁极下(N极和S极)去磁和增磁效应导致的定子直轴等效电路时间常数不同的特点,判定实际直轴正方向,对初始位置估计角进行有效电角度补偿。实验结果验证了该估计直轴正方向判定方法的有效性。     

考虑逆变器输出谐波的永磁同步电机转子位置估计误差分析

针对永磁同步电机脉振高频电压注入法转子位置估计存在误差的问题,提出基于脉振高频电压谐波分析法的转子位置估计误差分析理论。考虑功率管开关离散化致使三相逆变器输出谐波,对三相桥臂功率管开关向量进行傅里叶级数展开,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)理论求解逆变器各功率管开关时刻,计算估计dq轴电压基波分量。在此基础上,分析转子位置估计误差来源,推导出误差表达式。通过仿真、数值计算和实验分析各类系统参数对转子位置估计误差的影响规律,为永磁同步电机脉振高频电压注入法相关控制系统参数的选择与优化提供了理论依据。     

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.     

交叉耦合对PMSM高频信号注入无传感器控制影响

针对永磁同步电机dq轴交叉耦合对高频方波电压注入法电机转子位置估算的影响,首先详细推导考虑交叉耦合效应的高频响应电流方程以及转子位置估算误差表达式;对于10极12槽样机借助冻结磁导率法,求解交叉耦合电感发现:电机负载电流增大造成交叉耦合增大;进行有限元电机本体与Matlab/Simulink的高频方波电压注入法联合仿真以及实验验证:大负载时因交叉耦合严重电机转子位置估算性能变差。     

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。     

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。     

内置式永磁同步电机初始位置检测方法研究

电机初始位置准确性直接决定着电机的启动性能,介绍了一种基于高频脉振电压注入的转子初始位置检测方法。在估计的转子参考坐标系中注入高频的脉振电压,并在对应的高频电流响应中提取出位置估计信号同时在高频电流的二次谐波分量中提取出极性判断信号。仿真结果显示能快速准确的得到估计的转子初始位置,从而验证了方法的有效性。     

基于高频电流注入法的SPMSM初始位置检测

提出了一种基于脉振高频电流信号注入法的表贴式永磁同步电机的初始位置检测方法.通过在电机估计直轴注入一个高频电流信号,再检测电机估计交轴的高频电压响应,得到转子位置误差角信息.通过PI调节器将该误差调节至零,从而实现了表贴式永磁同步电机的初始位置检测.对该方法进行了理论推导和仿真,并在试验平台上进行了验证.试验结果表明,该方法可较精确地得到电机的初始位置,并具有结构稳定、易于实现的优点.     

永磁同步电机转子位置辨识研究

传统脉振高频电压信号注入法在估计永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)转子位置时,因无法辨识转子N/S极而存在位置估算可能相反的问题。利用电机磁场的饱和效应,提出了一种新型转子位置辨识方法,通过分析包含转子位置误差信息的二次高频电流分量,对转子永磁体磁极极性进行判别,结合传统方法,准确辨识出转子位置。对一台凸极式PMSM进行了转子位置估计实验,验证了该方法的有效性。     

基于高频信号注入的永磁同步电动机的无传感器控制及位置估计误差补偿

本文所分析的脉振高频电流注入法,是只在估计转子坐标系的d轴上注入高频电流信号,通过检测高频电压的幅值,获取转子位置误差信号,经过信号处理来提取转子位置信息。同时,从理论上分析了转子位置的估计误差,推导了转子位置估计误差的表达式。为了减小转子位置观测器及电流环PI调节器对转子位置估计误差的影响,提出了转子位置误差补偿策略。通过Matlab/Simulink对系统进行了仿真分析,结果证明改进后的电流调节器和转子位置信号提取过程的有效性,提高了转子位置估计的精度,实现了在全转速范围内对转子位置和速度的估计.即使参数变化较大,也可以很好的跟踪转子的位置,使得永磁同步电动机无传感器控制系统的精确性和稳定性得到提高。     

基于高频信号注入的PMSM低速无传感器控制

为了获得表贴式永磁同步电机零速或低速时的转子位置,根据电机的高频模型,深入研究了一种基于脉振高频信号注入的无传感器控制方法。该方法首先向同步旋转的轴注入脉振高频电压信号,使得电机具有一定的凸极性;然后提出了一种转子磁极极性的判断方法,能够有效的检测出转子的初始位置,保证电机的顺利起动;最后使用转子位置跟踪观测器检测定子侧高频电流响应,经处理后提取出估计的转子位置和速度,实现了无传感器矢量控制。仿真结果验证了该方法在零速和低速时能够比较准确的实现转子位置和速度的检测。     

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。     

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...     

基于高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器技术研究

以隐极式永磁同步电机为研究对象,通过建立高频信号注入时永磁同步电机的响应模型,研究了基于高频脉振的方波电压注入方法,并利用三角函数运算的方式对转子角度和转速进行估计。相比传统的基于高频正弦电压注入转子位置观测方法,其可以有效减少低通滤波器的使用个数,实现转子角度的无延迟估计,提高系统的控制带宽,加快系统的快速响应性能。通过仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

脉振高频信号注入法误差分析

为了分析永磁同步电机系统各参数对脉振高频信号注入法位置估计误差的影响,以便有针对性地减小位置估计误差,提高无位置传感器控制技术的性能,首先对脉振高频电压信号注入情况下永磁同步电机直交轴电压进行了分析,并根据交轴基波电压得到位置估计误差公式;之后通过对位置误差公式进行数值分析,总结出控制器频率、逆变器直流母线电压及脉振高频信号电压幅值对位置估计误差大小的影响规律;最后对位置误差分析结果进行了实验验证。     

基于新型高频注入法的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对表贴式永磁同步电机,提出了一种基于虚拟脉振高频注入法结合载波频率成分法的转子初始位置检测方法。该方法在传统脉振高频注入法的基础上,加入虚拟高频旋转坐标,对传统脉振高频注入法进行了改进;同时,引入载波频率成分法作为转子磁极判断依据。通过仿真和工程实验,对该方法进行验证。实验结果表明:与传统的脉振高频注入法相比,该方法不需要PI调节,易于工程实现,并解决了部分传统脉振高频注入法的过零点问题;与传统的磁极判断方法相比,该方法实施过程简单,准确性高,算法执行时间短。