基于归一磁链/电流法的开关磁阻电动机间接位置检测

在已知开关磁阻电动机磁化曲线的基础上,设计了一种基于归一磁链/电流法的 SRM 间接位置检测方法.该方法是以各相的电压、电流为输入,积分得到磁链,对磁链归一化,查找磁链归一化后的二维表,得到相应的位置角.该方法解决了传统磁链/电流法依据原始磁化数据形成查找表且表格利用率低的问题,能够较准确地估算电机转子位置.利用 Ma...     

A new algorithm for sensorless operation of permanent magnet motors

In this paper, the authors propose and investigate a new algorithm for shaft position sensorless operation of permanent magnet motors, based on flux linkage and line current estimation. Measured line current and terminal voltage are used to estimate the flux linkage of the motor. The algorithm has a two current-loop structure, with the outer loop used to correct the position, and the inner loop utilised to correct the estimated flux linkage. The theoretical basis of the algorithm and individual definition of the system blocks is explained. Dependencies on motor parameters and measurement errors are discussed to show the effectiveness of the method using real data. As well as giving a detailed explanation of the new algorithm, the paper presents a wide range of computed and experimental results, demonstrating the reliability of the method even during acceleration of the motor from rest     

一种开关磁阻电机无位置传感器控制效率优化策略

针对开关磁阻电机(SRM)的简化磁链法只能实现单相导通运行且导通区间固定的缺点,提出了一种结合固定关断角和自适应调节开通角的无位置传感器控制技术。利用曲线拟合关断位置磁链取代传统存储数据表,通过对比实时计算的动态磁链和曲线拟合的静态磁链,确定关断位置信号并估计转速和其他位置。考虑电机阻抗和电感的非线性特点,优化电感最小区域的开通角自调节模型确定导通区间。仿真结果验证了该方案的可行性和正确性,能够实现转子位置的间接检测,电机的运行效率得到进一步优化。     

支持向量机的开关磁阻电动机转子位置估计器

用支持向量机回归函数来逼近转子位置角与相磁链、相电流之间存在的非线性关系,通过对离线获取的磁化曲线的学习,得到作为转子位置估计器的支持向量回归估计函数。并将其应用于在线仿真试验中进行验证,取得了比较理想的试验结果,证明了该方法的有效性。     

多段初级永磁直线同步电机驱动的垂直提升系统

按照多段式初级永磁直线同步电机实际结构，利用有限元法求出电机次级在不同位置时各段初级的电感、励磁磁链和切向磁力，构建这些量和次级位置间的函数关系。考虑了电感和磁链的不对称性及励磁磁链中的谐波分量，推导出线参数状态方程。以次级位置和速度为关键变量建立系统整体仿真模型。对系统进行动态仿真和特性分析。实验结果表明，所建模型能很好的反映系统特性，是分析系统的有效工具，所提方法也适用于其它类型的永磁直线同步电机。     

基于改进的开关磁阻电机无位置传感器技术

由于开关磁阻电机(SRM)的双凸极结构与高饱和性,其磁链为相电流和转子位置的高度非线性函数.在简化磁链法中建立精确而小规模的SRM磁链模型,是实现SRM无位置传感器控制的关键.采用预处理方法优化神经网络(BPNN)模型可以减小尺度,提高精度;为了进一步优化该模型,在此基础上提出粒子群(PSO)优化BPNN的建模方法.利...     

开关磁阻电机小波神经网络无位置传感器控制

提出了一种基于小波神经网络的开关磁阻电机无位置传感器控制新方法.该方法采用两个不同的小波神经网络分别获取相绕组换相逻辑的开通信号和关断信号,经过综合处理得到单相绕组的开关信号.神经网络以相绕组的电流和磁链为输入,以各相的开关信号为输出,从而建立起电流、磁链和开关信号的非线性映射.采用电机在有位置传感器运行条件下的样本对小波神经网络进行训练,训练完成后,用神经网络输出结果取代位置传感器换相信号,实现电机无位置传感器运行.仿真和实验结果表明,由神经网络获得的开关信号和由位置传感器获得的开关信号相比误差小,电机能够准确换相,且输出转矩波动小,转速曲线平滑,电机在无位置传感器下运行良好.     

基于神经网络的开关磁阻电机转子位置估计

位置检测是开关磁阻电机调速系统中的重要环节.实时、准确的位置是开关磁阻电机正确运行的关键.由于其转子位置角是各相磁链与电流的高度非线性函数,传统线性及解析的方法难以精确求得.该文基于神经网络并行处理及逼近任意非线性函数的特点,提出了基于神经网络的位置检测方案.借助于MATLAB的神经网络工具箱,采用三种改进的学习算法对试验数据样本进行了离线训练,确定了用于位置检测的神经网络模型.为验证模型的有效性和准确性,对大量的数据样本进行了仿真.结果表明：该方法能够快速、准确地测量转子位置,鲁棒性和自适应性强.     

直接转矩控制永磁同步发电机相位自校正型定子磁链观测器

直接转矩控制永磁同步发电具有电磁转矩和直流电压输出动态响应快等优点,但这些优点的实现需要准确的定子磁链。实际发电机参数在一定范围内随工作点变化而变化,这就要求定子磁链观测器对这些参数变化具有很强的鲁棒抑制特性。该文提出一种新型定子磁链观测器,该观测器借助有效磁链概念计算出转子磁极位置角观测值,基于此将定子磁链电压模型和电流模型联系起来,无需转子速度信息;为了进一步降低观测的定子磁链相位误差,将观测的定子电流矢量与实际定子电流矢量乘积结果送给PI调节器,利用PI输出值对转子位置角观测值进行校正。实验结果表明,采用该文提出的定子磁链观测器在无需转子速度及参数辨识情况下,对电机参数变化及模拟量采样误差具有很强的鲁棒抑制特性,可以获得准确的磁链观测值,实现电磁转矩和直流发电电压的快速而平稳控制。     

盘式开关磁阻电机临界重叠位置磁化曲线计算

针对三维有限元方法分析轴向磁场盘式开关磁阻电机时计算机配置要求高、耗时长及不适于电机的优化设计和基于定转子极中心线对齐位置和定子极中心线和转子槽中心线对齐位置这两个关键位置的磁路法计算精确度不高等问题,对转子齿前沿和定子齿前沿重叠位置即临界重叠位置处磁化曲线进行解析计算.利用三相6/4极和12/8极轴向磁场盘式开关磁阻电机的有限元仿真结果及磁阻最小原理划分该位置处磁链并进行计算,推导出该种电机临界重叠位置处磁化曲线,并与三维有限元方法的计算结果进行对比.分析结果表明,此种解析法的计算精确度符合要求.计算结果验证了解析分析计算的正确性.     

永磁直线同步电机无位置传感器动子位置辨识

为了获取无位置传感器伺服系统中永磁直线同步电机的动子位置和速度,采用基于磁链变化的动子位置检测方法,利用两次磁链中值代替传统滤波器来快速消除反电势纯积分造成的磁链漂移现象,并采用死区补偿算法解决低速状态下重构相电压与实际相电压差值较大的问题.以空心式永磁直线电机为研究对象,分析1 ～5 Hz运行时的动子位置估算误差,以及电机参数对动子位置估算结果的影响.通过实验测得当运行速度为3 Hz时动子位置估算结果的均方根误差为0.024 rad,误差较小.实验结果表明,基于磁链变化的动子位置估算方法能够获得永磁直线电机在低速运行时的动子位置信息.     

表贴式永磁同步电机无速传感器驱动

对转子表贴式永磁同步电机(PMSM)提出了无传感器的驱动策略。基于非线性估计方法,准确估计了转子位置与转子速度,即使系统在瞬态下,估计仍然是准确的。由于该估计系统不含永久磁铁建立的磁链,因此无传感器驱动策略对磁链变化具有鲁棒性。实验结果验证了该方案的可行性。     

A Switching Flux-linkage Reference-based Sensorless Method for Switched Reluctance Motor Drives

A switching flux reference estimation based method for sensorless control of switched reluctance motors is proposed in this article. The basic idea of the method is to estimate switching-on and switching-off flux linkage references from the giving switching angles range and measured phase current. Real-time comparing the estimated flux linkage with estimated switching flux references, the driving signals can be obtained for sensorless control and rotor speed estimation. For closed-loop control, switching-off angle is fixed for speed estimation, and switching-on angle is regulated by the speed deviation proportional-integrator controller. The process to estimate the switching flux references is greatly simplified compared with conventional flux/current methods; it is easily implemented and is suitable for low-cost industry applications. To verify the proposed method, experiments were conducted on a 1-kW, 3-phase 12/8 switched reluctance motor. Experimental results show that speed variable performance of the sensorless drive is comparable with that of position sensors.     

直驱型机电作动器中永磁容错电机非线性模型研究

针对直驱型机电作动器中永磁容错电机存在饱和凸极效应的特点,建立三相12槽10极永磁容错电机非线性数学模型。将电机绕组磁链分为定子电流和转子磁极产生的磁链两部分,把转子磁极产生磁链等效为随转子位置变化的等效电流产生磁链,将电感表示为绕组总电流函数。辨识电机非线性磁链模型,在此基础上得出永磁容错电机非线性模型参数,在Matlab/Simulink中建立永磁容错电机非线性数学模型,并进行仿真分析。最后,利用有限元法和实验验证永磁容错电机非线性数学模型的有效性。此模型可推广到其他永磁容错电机中,可以为永磁容错电机无传感器控制设计提供参考,对提高直驱型机电作动器可靠性很有帮助。     

基于模糊模型无位置传感器开关磁阻电机的位置检测

提出了一种基于非线性模糊模型的开关磁阻电机(SRM)转子位置检测的方法.该方法力求用最少的输入数据,得到初步的SRM非线性模糊模型,然后结合电机的运动方程对该模型进行在线调整;在此模型的基础上,运用模糊算法,以电流和磁链作为输入、位置作为输出,检测出转子的位置.研究证明,这种转子位置检测方法具有很高的精度.     

PMSM Sensorless Control Based on Position Estimation Correction Using All‐Pass Filters

This paper proposes a novel flux estimation method for the position sensorless control of permanent magnet synchronous motors (PMSMs). In general, the stator flux linkage for position estimation in PMSMs is obtained using the pure integration of voltages. The infinite dc gain of the pure‐integrator, however, causes numerical drifts in the obtained stator flux linkage due to the dc offset in the input of this integrator. To address this problem, a quasi‐integrator is often substituted instead of the pure integrator to restrict the dc gain, leading to another problem in which the phase characteristics vary according to the operating frequency. As a result, the ideal phase characteristics (?90° constant) cannot be held, and the position estimation performance deteriorates. Therefore, this paper proposes a phase characteristic correction method for quasi‐integrators using all‐pass filters, which achieves extremely precise estimation under transient conditions as well as in steady state.     

在线建模的开关磁阻电机四象限运行无位置传感器控制

基于在线建模提出了一种开关磁阻电机无位置传感器控制方法。建立了以相电流和磁链为输入、转子位置角度为输出的径向基神经网络模型,以轴编码器实时获得的转子位置角度为学习样本,对开关磁阻电机进行了在线建模。提出了静止状态下激励脉冲法与运行状态下滑模观测器相结合的四象限运行无位置传感器控制策略,实现了电机无传感器运行。实验结果表明,电机转子位置估计误差小于2,象限间切换可靠,具有良好的动态和静态性能,为大功率开关磁阻电机无传感器控制提供了一种易于实现的方案。     

High-grade position estimation for SRM drives using fluxlinkage/current correction model

This paper proposes a principle of high-resolution sensorless position estimation for a switched reluctance motor (SRM) drive, using either flux linkage or current to correct for errors in rotor position. The estimation algorithm makes full use of the nonlinear magnetic characteristics of the SRM through correlation of current, flux linkage and rotor position. The estimation model is simple, but with no loss in accuracy, leading to few real-time computations. Furthermore, a criterion is proposed to choose the phase most suited for position estimation when more than one phase conducts. The algorithm can also correct the predicted flux linkage, which, in turn, may be used to further correct the position estimate, and the features hereof are discussed. Simulations, real-time implementation and experimental results using the algorithm are presented, and confirm the concept     

基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究

为了研究电励磁双凸极电机(DSEM)的控制策略,必须建立精确控制模型。DSEM定转子均为双凸极结构,存在明显的边缘效应和高度的局部饱和现象,其磁链和转矩均为电枢电流、励磁电流及转子位置角的非线性函数,难以采用常规方法建立精确控制模型。在深入分析电机电磁特性的基础上,通过有限元仿真分别建立磁链与转矩关于电流与转子位置角关系的数据表。采用Simulink三维查表法,分别对DSEM磁链函数和转矩函数进行建模,并与电压方程一起构成DSEM仿真模型。针对模型各个环节进行了分析验证,以励磁绕组滞环斩波空载反电动势及电枢电流采用不对称控制策略为例,将仿真结果与有限元仿真及试验结果进行了对比,验证了所建模型的精确性、有效性及建模方法的可行性。     

无刷直流电机无位置传感器的检测方法

本文介绍了几种无位置传感器无刷直流电动机的转子位置检测方法,并对它们的基本原理,优缺点作了简单的说明,详细地阐述了基于一种新磁链函数之上的与速度无关的位置函数控制方法,利用这种方法从零转速到高转速的宽速度范围内能检测到转子位置。