高频信号注入无速度传感器永磁同步电机控制系统

介绍了一种基于脉振高频电压信号注入的永磁同步电机转子位置和速度估算方法,并以此为基础实现了永磁同步电机的无速度传感器矢量控制系统.无论是内埋式还是表面贴式永磁同步电机,其交直轴高频阻抗都可以表现出凸极效应,当脉振高频电压信号注入到定子线圈中时,相应的高频电流信号将包含有转子的位置信息,用一种合适的算法可以提取这一信息.在高速和低速(包括零速)运行时,这种方法都可以精确地估算出转子的位置.最后,以内埋式永磁同步电机为例,给出了这种方法的仿真结果,验证了这种方法的有效性.     

基于高频电压信号注入的永磁同步电机转子初始位置估计

提出了一种表面安装式永磁同步电机转子初始位置估计的方法。其原理是向定子绕组中注入脉动的高频电压信号,由于定子电感随转子位置q 而变化,因此绕组的高频电流响应信号中含有q 角的信息,但是该方法无法判断转子磁极的极性,因此在初步辨识出q 角的基础上再向d轴注入高频电压信号,并利用磁场饱和引起的电感量的变化来估计出转子的磁极极性。该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要额外的硬件。介绍了实验系统的构成和参数,给出了实验结果,实验结果表明理论分析正确。     

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。     

基于高频注入法永磁同步电机控制研究

针对永磁同步电机无传感器控制的启动控制问题,即在电机处于低速运行或者静止启动时转子位置难以检测和估算,采用高频注入法实现对永磁同步电机的启动控制,并采用判断响应旋转电流幅值N/S判断方法判断转子极性。利用MATLAB与PSIM联合建模进行了相应的实验仿真。实验仿真结果验证表明:采取旋转高频注入法可以有效地实现永磁同步电机的启动控制,克服了无传感器控制在静止状态的不精确的缺点。     

带误差补偿的高频信号注入 永磁同步电机无传感器控制策略

永磁同步电机的无传感器控制在低速区域或零速常采用高频信号注入法。旋转高频信号注入法辨识转子位置,其准确度易受到控制器采样和计算延时、逆变器输出或波形畸变引起的延时,以及信号解调过程中滤波器环节产生的延时等因素的影响。该文在理论推导和详细分析转子位置偏差原理的基础上,提出可把延时产生的相位偏差归结为两种类型分别加以分析和补偿。在此基础上提出一种转子位置误差补偿高频信号注入控制策略。该策略能有效减小信号延时造成的相位偏离,提高转子位置的估计准确度。由于引起转子位置偏离值的各种延时可能随时间和实际参数是不断变化的,而所提出的策略具有在线计算实时补偿的特点,因而能较好地提高转子位置在线检测精度。实验验证了理论分析的正确性和策略的有效性。     

永磁同步电机无位置传感器复合控制算法研究

针对永磁同步电机无位置传感器控制技术在低速阶段存在额外损耗和位置估计延迟以及在中高速阶段存在对模型参数依赖较大的问题,提出一种全转速范围无位置传感器复合控制方法。采用高频注入法和自适应算法复合控制策略,利用加权算法实现了两种算法之间的平滑切换,建立复合控制算法的数学模型,运用Matlab/Simulink进行仿真分析。分析结果证明,该复合控制算法能够快速准确地检测出转子位置,实现零低速与中高速的平滑切换,提高了系统的动态响应性能,具有动态调节速度快,鲁棒性好等优点。     

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。     

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。     

基于dSPACE的永磁同步电机低速无位置传感器控制系统

在高性能的电气传动系统中,永磁同步电机因其特有的优势而被广泛的应用,传统的机械式传感器已不能满足控制系统的要求,而无位置传感器控制技术能消除机械传感器带来的不足.本文首先对脉振高频信号注入法进行理论分析,设计出PMSM位置与速度估计系统;其次,采用高频信号注入无位置传感器方法,在MATLAB/Simulink中搭建无位置传感器控制系统模型并仿真;最后,在设计的基于dSPACE的永磁同步电机控制系统上验证了零低速无位置传感器方法.仿真及实验结果表明了脉振高频信号注入低速无位置传感器控制系统具有良好的运行效果.     

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。     

基于无传感器的永磁同步电机容错控制

分析了旋转变压器故障对永磁同步电机控制系统和车辆运行的影响。针对旋转变压器的故障隐患,研究了一种基于脉振高频信号注入法和柔性开关函数滑模观测器的全速度范围无传感器控制算法作为容错控制,在旋转变压器发生故障之后代替硬件位置检测,保证车辆继续安全行驶,避免交通事故的发生。通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

基于新型高频注入的永磁同步电机无传感器控制

脉振高频电压注入法(PHFVI)利用在电机中产生的凸极效应有效解决了电机无传感器控制在零低速范围内的许多难题。针对永磁同步电机(PMSM)在零低速范围内的PHFVI控制策略存在的动态性能差及估计误差大问题,在传统方法的基础上,提出了一种新型PHFVI,在对高频信号的电流响应进行信号解调时,同时考虑了估计同步坐标系中的直轴分量与交轴分量,且转速与转子位置的获取过程中使用了锁相环(PLL)技术,理论分析并建立PMSM数学模型后,对PLL的设计过程进行了严格的推导。最后,对整体设计方案进行了全面的仿真,仿真结果证明PMSM在新型高频注入法下的动态性能更好,估计误差更小,鲁棒性更强。     

基于旋转高频信号注入法的内置式永磁同步电机低速段转子位置检测及其误差补偿

旋转高频信号注入法注入信号较为稳定,且位置估计过程不依赖电机参数,因而十分适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)的零、低速转子位置检测。针对传统高频信号注入法无法辨别磁极的问题,用电压方波注入法检测磁极,结合有限元软件仿真,来合理选取方波电压幅值和时长,有效缩短了磁极判断耗时。分析了滤波器和信号离散化对位置估计精度的影响,提出在低速段可用线段拟合带通滤波器中心频率处的相频特性曲线,推导所需补偿角度与电机转速的关系。在理论分析的基础上,采用基于DSP28335的样机平台进行试验,结果表明磁极判断过程稳定,耗时较短,补偿后的位置估计值相比补偿前有明显改善,调速过程中系统动态性能良好。     

一种改进的PMSM转子初始位置检测方法

提出了一种改进的永磁同步电机转子初始位置检测方法。首先向永磁同步电机中注入两次线性无关的高频电压矢量得到两次电流响应,计算得到电感矩阵,通过电感间的关系提取转子位置信息,最后通过极性判断确定转子实际位置。该方法较传统的高频电压注入法有精度高、结构简单等优点。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于脉振高频方波注入的永磁同步电机无位置传感器磁场定向控制

针对永磁同步电机的无位置传感器的磁场定向控制,采用了一种基于方波电压的脉振高频注入法。该方法注入新颖的方波电压信号,通过二阶有限长单位冲激响应(FIR)高通滤波器提取高频响应,使用闭环的锁相环进行位置计算,通过改变d轴基波电流辨别初始的转子极性。通过理论分析,用数学表达式描述了各环节实用的特征,然后根据分析的特征,进行了相应的试验。结果表明,注入高频方波,其频率提升至控制频率的一半,可闻噪声基本消失,信号处理极大简化,可测转速范围提升至中高速阶段。     

转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测

针对转子磁钢表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM),提出一种无位置传感器转子初始位置检测方法,有效地改善了传统方法中存在的算法执行时间长、实施复杂等缺点.该方法分2步实现,在估算的同步旋转坐标系中注入高频正弦电压信号,通过闭环调节得出转子位置初次估算值;再利用不同磁极下直轴等效电路时间常数不同的特性,判断出d轴正方向,结合初次估算值,从而得到正确的初始位置信息.运用dSPACE 实时仿真系统进行了转子任意初始角度的实验验证.结果表明,所提方法能够快速、准确地检测出SPMSM的初始位置.     

基于低频信号注入法的PMSM低速无传感器控制

在永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制方法中通常利用反电动势来估计电机转速,而反电动势在电机低速时会过小,从而导致低速运行时无法实现PMSM的无速度传感器运行,在此采用低频信号注入法实现PMSM低速下的无速度传感器控制运行,通过注入低频电流信号并检测其引起的响应来获取转速信息,实现低速下的转速估计.实验结果证明了该...     

永磁同步电机虚拟信号注入MTPA控制方法

提出了一种虚拟信号注入(VSIC)来实现最大转矩电流比(MTPA)的方法。该方法通过在反馈电流信号中叠加小幅值的高频正弦分量,并以泰勒级数展开的方式分析出电磁转矩与电流矢量角之间的内在联系,进而配置合理的低通、带通滤波器截止频率,即可提取出MTPA电流对应的角度信息。整个过程无需任何永磁同步电机(PMSM)参数,同时有效避免了传统高频信号注入方法存在的转矩脉动、高频噪音、附加损耗等弊端。基于25 kW的双PMSM对拖平台完成系统样机实验,验证了VSIC效率优化方法的可行性和高效性。     

永磁同步电机无速度传感器控制研究

介绍了在估算的两相旋转坐标系下的永磁同步电机模型,推导出了反电动势方程的扩展形式。针对凸极永磁同步电机提出了在电动机低速时,利用凸极跟踪法和在高速时利用反电动势相结合来获得转子转速和转子位置的方法。仿真结果表明两者相结合的估算方法的有效性。