基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究

在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法.文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行.实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能.     

零速和低速下永磁同步电机转子位置估测方法

基于转子凸极追踪的思想。在永磁同步电机定子绕组注入高频电压，对提取的电流进行坐标变换，获得转子位置信息。将该信息送入特别设计的转子位置估测器中，可以得到转子的精确位置。设计转子他置估测器的结构和算法，对其进行仿真研究，仿真结果证明了该方法的正确性。     

永磁同步电机转子位置全数字方案检测

永磁同步电机(PMSM)无需励磁电流,具有较高的运行效率和功率密度,但其高性能控制需要精确的转子位置和速度信号去实现磁场定向。此处提出一种基于IRMCF341的新型位置估计算法,利用IRMCF341电机控制专用芯片,设计了PMSM无位置传感器全数字方案。实验结果表明该系统性能优良,可广泛应用于PMSM的驱动系统。     

零速和低速下永磁同步电机转子位置估测方法

基于转子凸极追踪的思想,在永磁同步电机定子绕组注入高频电压,对提取的电流进行坐标变换,获得转子位置信息。将该信息送入特别设计的转子位置估测器中,可以得到转子的精确位置。设计转子位置估测器的结构和算法,对其进行仿真研究,仿真结果证明了该方法的正确性。     

永磁同步电机转子位置检测技术

电机转子位置的精确定位是永磁同步电机(PMSM)控制中的关键问题之一.介绍了PMSM转子位置检测技术的工作原理、实现方法、特点及适用场合.有传感器位置检测技术需要一定的空间位置,增加了系统成本和复杂性,降低了可靠性和抗干扰能力.反电动势无传感器检测技术计算简单、控制有效,但无法估计出转子的初始位置.高频信号注入检测技术的转子位置与转速无关.智能检测技术在高、低速情况下都能很好地估计出转子位置,并具有良好的动态响应和调节能力.     

永磁同步电机转子位置的无传感器检测

永磁同步电机的矢量控制系统由永磁同步电机，功率变换器，控制器以及位置和转速估计等环节组成，而位置和转速估计在很大程度上影响着整个系统的运行特性和控制精度。     

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.     

基于转子凸极跟踪的永磁同步电机转子位置的自检测方法

提出了一种永磁同步电机转子位置估算的自检测方法。文中讨论了利用旋转矢量载波高频信号注入、外差法及跟踪观测器检测转子位置的原理。同时给出了针对内埋式永磁同步电机的实验系统及实验结果。     

基于改进型滑模控制永磁同步电机转子位置观测器优化设计

本文提出一种改进型永磁同步电机滑模观测器,适用于全转速范围内无位置传感器转子位置估算。与传统滑模观测器相比,采用高斯误差函数代替传统的符号函数,有效的减少系统抖振。同时在滑模观测器中引入放大变量,使反电动势得到扩展,提高了低速时转子位置的估算精度。最后通过对传统锁相环的改进设计进一步提高系统估计精度,同时消除高频噪声的影响。对比传统滑模控制与改进滑模控制在全速域时转子估算结果,改进型滑模观测器能有效抑制反电动势抖振并减小转速估计误差。通过永磁同步电机驱动控制实验平台,对所提出改进型滑模观测器的正确性及有效性进行了验证。     

无传感器永磁同步电机矢量控制中转子初始位置的估算方法

介绍了一种在电机静止时检测其转子初始位置的方法。该方法利用永磁同步电机定子铁心的饱和特性 ,通过给电机施加一系列不同方向的电压脉冲 ,检测并比较其相应的定子电流的方法来估算出转子的初始位置     

基于电力电子系统集成概念的传感器模块技术

在电力电子系统集成的基础上,提出了一种能够实现电机端电压和电流、转子位置和速度、磁通和转矩检测的概念性集成传感器模块,讨论了利用凸极跟踪方法实现转子位置自检测的原理。实验表明,这种传感器集成方式能在永磁同步电机全速范围（包括零速和极低转速）准确地观测出转子的位置和速度,实现了位置,速度传感器与电机本体的集成。以此为基础设计出的概念性的集成传感器模块可配合集成化的电力变换模块,方便、简洁和可拓展地构成高性能的电力电子转动应用系统。     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法.采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性.以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值.应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°.     

永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的研究

以永磁同步电机在同步旋转坐标上的电压方程为基础 ,研究了用假定旋转坐标来估算转子速度的矢量控制系统 ,分析了永磁同步电机在启动过程中存在的问题 ,并提出了解决办法。最后 ,对控制方法进行了计算机数字仿真。仿真结果表明 ,所设计的启动方法简单可行 ,用假定旋转坐标来估算转子速度运算量少 ,控制系统也具有较好的动态特性     

基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制

在永磁同步电机无位置传感器控制系统中,设计了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的永磁同步电机(PMSM)转子位置估算算法,代替机械式的位置传感器对电机转子位置及转速进行实时检测,实现无位置传感器控制,给出了算法的递推过程和永磁同步电机模型,并对该算法进行了简化分析。经仿真与实验表明基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制算法具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。     

基于载波频率成分的永磁同步电机转子定位研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制中转子定位可能反相、低速时转子位置精度差等问题,研究一种基于载波频率成分法的转子定位方法。在分析载波频率成分法原理的基础上,利用逆变器固有的含载波频率成分的电流信号,通过建立新的坐标系,将电流信号经带通滤波处理得到载波频率成分电流,用滤波后的峰值电流估算出转子位置。分别在Matlab/Simulink和基于DSP的硬件平台中对该方法进行仿真和实验验证。实验数据表明,载波频率成分法转子计算误差在合理范围内,在电机启动和低速阶段也能很好地估算出转子位置,该方法能准确估算出转子位置。     

基于改进型ADRC的永磁同步电机转子位置角控制方法

为了实现永磁同步电机(PMSM)转子位置角的快速、精确控制,提出一种基于改进型自抗扰控制技术(ADRC)的新型位置角控制策略。首先设计一个原点周围平滑性和连续性更好的新型非线性函数。基于该非线性函数设计了转子位置角控制系统的改进型扩张状态观测器(ESO)和改进型非线性误差反馈控制律(NLSEF)。改进型ESO用来观测位置角控制系统的内部状态和扩张状态,扩张状态由非线性因素、内部模型不确定性和外部扰动组成。改进型NLSEF用来抑制残余误差,提供最优位置控制律。最后对基于改进型ADRC的PMSM位置角控制系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明在PMSM位置角控制中,改进型ADRC比传统控制策略具有更好的抗干扰能力和鲁棒性。     

基于转子位置传感器的同步发电机■波形实时生成方法

同步发电机空载电势■的有关参数对电力系统的运行与控制都是非常重要的,但是,目前现场的监控装置想要得到■的相关参数仍然存在困难。文中提出一种基于转子位置传感器的同步发电机■波形的实时生成方法,依据该方法开发的装置能够输出频率和相位都与空载电势■一致而幅值恒定的正弦电压信号,从而使得现场的监控装置能够像测量发电机机端电压那样方便地测量空载电势■的有关参数。详细地介绍了这种方法的工作原理和实现技术。     

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.     

基于MRAS的永磁同步电机无传感器控制研究

针对在永磁同步电机(PMSM)中安装传感器带的高成本、体积增大、可靠性降低、易受环境干扰等缺陷,提出了一种基于模型参考自适应理论(MRAS)的转速和转子位置的估算方法.以PMSM本体作为参考模型,电机的定子电流作为可调模型,以超稳定性与正性动态系统理论(Popov)为基础,设计了自适应律PI调节器参数,达到了可调模型稳定追踪参考模型的目的,实现了无速度传感器的转速和转子位置的准确估计.仿真结果表明,所提出的电机无位置传感器的控制方法能在转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,具有较强的动静态性能和鲁棒性.     

Initial rotor position estimation of interior permanent magnet synchronous motor using optimal voltage vector

The initial rotor position estimation is a serious problem affecting sensorless drives of permanent magnet synchronous motors. This paper presents an estimation method of initial rotor position for interior permanent magnet synchronous motors. The principle of the estimation is based on the nonlinear magnetization characteristics of the stator core caused by the magnet of the rotor. The estimation is performed using the variation of the current response caused by the magnetic saturation when the voltage vector is applied to the motor. This method can be performed without motor parameters and any additional hardware. Decision method of the optimal voltage vector applied to the motor is also proposed to accurately implement the estimation. Experimental results show that the initial rotor position can be estimated without rotating the rotor by using the optimal voltage vector. It is found that the average of the estimation error is ±1.34 electrical degrees, and the estimation is completed within 15.2 ms in the test motor. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 156(4): 69–76, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20062