载波频率成分法估算IPMSM转子位置的误差分析

研究了一种利用PWM逆变器载波频率成分信号进行内置式永磁同步电机(IPMSM)转子位置估算的方法。逆变器应用三相三角载波SPWM调制方式,通过检测载波频率成分电流(CFCC)的包络线估算出电机的转子位置。分析了电机转速、直流母线电压、逆变器载波频率等因素对转子位置估算误差的影响。实验结果表明,该方法能够实现对电机转子位置的准确估算,所构建的IPMSM无位置传感器矢量控制系统具有良好的动、静态性能。在此基础上对影响转子位置估算误差的相关因素进行了仿真和实验验证,结果证明了理论分析的正确性。     

基于对称载波调制的无刷直流电动机转子位置无传感器检测

提出了一种无刷直流电动机转子位置无传感器检测的新方法:利用对称载波PWM调制所自含的高频谐波探测无刷直流电动机转子位置,并通过谐振带通滤波提取高频电流响应信号进行位置估计。该方法无需外注高频信号,控制算法简单易行,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。     

IPMSM无滤波载波分离高频注入转子位置检测

基于高频信号注入法的内置式永磁同步电动机转子位置估计需采用低通滤波器有效分离高频PWM载波信号,但降低了系统带宽和动态性能。针对该问题,介绍一种无需低通滤波器的转子位置检测方法。分析滤波环节下实现电机转子位置误差信号解耦对系统带宽和动态性能的影响,研究一种无滤波载波信号分离高频方波信号注入法,实施正弦信号给定下的电流环和转速环带宽测试以及给定电机转速、负载突变下的转子位置检测,实验结果验证了新型无滤波转子位置检测方法对外部负载扰动和转速突变的鲁棒性以及优良的动态性能。     

基于载波注入的凸极永磁同步电动机无传感器控制

为了解决凸极永磁同步电机低速和零速时的转子位置估计问题，提出了一种载波注入的无传感器控制方法。在电机定子端注入高频正弦载波电压信号，利用空间凸极跟踪技术，从载波电流中取出位置估计的误差信号，再经过卡尔曼滤波器的处理，得到位置和速度估计信息。载波的恢复即高频信号的解调则通过一个带有外差作用的二阶低通滤波器来实现。仿真结果证实了这种方法的可行性，它适用于凸极永磁同步电机低速和零速时的转子位置和速度估计。     

基于非注入法PMSM无位置传感器控制策略研究

针对永磁同步电机无位置传感器控制在低速起动阶段电机转子位置难以精确获得等问题,提出了利用电流导数在零电压矢量区间对电机转子位置进行估计的方案.对零电压矢量区间d轴电流导数及电机运行状态的研究,估计出电机转子的位置信息,仿真验证表明,该方案能较精确估计出电机转子位置.     

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。     

基于基波PWM激励的双三相永磁同步电机低速和零速无位置传感器控制

现有的针对双三相永磁同步电机(PMSM)的无位置传感器算法主要是依靠提取反电动势来估计转速和转子位置,在低速和零速的运行条件下将会失效。研究了一种基于基波脉宽调制(PWM)激励的双三相PMSM无位置传感器算法,在低速和零速运行条件下仍能准确跟踪转子位置。该方法利用双三相电机的数学模型和双三相电机的饱和凸极效应,提取包含在一个PWM周期电流变化率中的转子位置信息,从而实现无传感器控制。通过在仿真环境建立仿真模型验证了该算法的正确性。最后在双三相PMSM试验平台上验证了各种工况下算法的可靠性。     

电感参数对IPMSM转子位置估算的影响

在低速和零速情况下,内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制通常基于高频电压注入法,利用电机d、q轴电感的不同来实现。定子电流的变化会造成d、q轴电感的变化,进而影响电机转子位置的估算精度。研究了一种基于PWM高频载波信号的转子位置估算方法,以10极/12槽IPMSM样机为例,分析了磁饱和及交叉耦合对电机电感参数及转子位置估算的影响,建立了考虑磁饱和及交叉耦合情况下的内置式永磁同步电机模型,并构建了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

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。     

基于脉冲计数的无位置BLDCM转子位置精确检测方法

分析了BLDCM三相反电动势波形、三相端电压波形与电机转子位置关系。对BLDCM无传感器控制方式下转子位置的精确检测作出研究。利用电机转速、当前导通相、PWM频率与电机转子位置间关系,通过对电机逆变侧所通PWM脉冲进行计数,并采用校正算法来确定电机转子的精确位置。在Matlab/Sim-ulink下对该转子位置检测方法进行建模,设计了基于DSP F2812的BLDCM控制平台。仿真和实验对比验证表明,该类检测方法能准确得到电机转子所处位置,满足转子位置精确检测的精度与要求。     

基于EKF的感应电机无传感器矢量控制

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)实现感应电机转子位置和速度估计的方法。该方法通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流在线估计电机转子的位置和速度,实现了感应电机的无传感器矢量控制策略。感应电机无传感器矢量控制系统采用双闭环控制,仿真结果验证了该算法的可行性。     

基于模糊控制及神经网络的开关磁阻电机转子位置估计

开关磁阻电机(SRM)运行需要转子位置传感器,而添加转子位置传感器使系统成本以及电机结构复杂度提高,可靠性降低。因此,对SRM转子位置进行估计,使SRM不依靠位置传感器而独立运行具有重要意义。本文利用神经网络对非线性函数高精度逼近的特性,基于模糊控制模型和神经网络理论,建立了SRM转子位置估计系统,并采用MATLAB/Simulink对该60 k W、6/4极的SRM转子位置估计系统进行了仿真。仿真结果表明:该系统对SRM转子位置角的估计较准确,输出角度精度较高,误差在2°左右,均方误差为0.714 4;利用该转子位置估计系统对SRM进行控制,该电机三相电流输出均匀,转矩脉动小,运行全过程稳定。     

基于相电流梯度法的开关磁阻电机间接位置检测

提出了一种改进型相电流梯度法的开关磁阻电机间接位置检测方法,即在开关磁阻电机的转子运行到定子极和转子极开始重叠位置附近时采用定占空比电压PWM控制,加以合适的相电压,使相电流梯度变为负值,然后对电流梯度进行过零检测,得到位置检测脉冲,在其他转子位置仍然采用传统的电流滞环控制。这种间接位置检测方法适用的转速范围宽,对电机的出力和动态响应速度影响很小,并且只需要添加很少的硬件。文中对该方法进行了理论分析,进行了仿真和实验,结果验证了方法的可行性。     

永磁同步电机转子磁极的极性判别方法

针对永磁同步电机转子磁极的极性判别问题,依据电枢绕组的磁饱和特性,从电机的高频数学模型入手,提出一种以PWM逆变器载波频率成份作为高频信号源的极性判别方法。为了能够产生旋转的载波频率成份信号,逆变器采用三相三角波载波SPWM调制方式,并给出了该调制模式下的载波频率成份电压表达式。推导了α-β坐标系下的载波频率成份电流矢量方程,方程中的饱和分量幅值包含转子磁极的极性信息。利用外差处理电路提取饱和分量,进而实现了对永磁同步电机转子磁极的极性辨别。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要向电机注入额外的特定高频信号,能够判别PMSM转子磁极的极性。     

永磁同步电动机DTC的初始转子位置估计方法

高性能的永磁同步电动机直接转矩控制需要准确知道电机的初始转子位置,如果初始转子位置估计误差超过了30°电角度,会导致电机起动失败。在永磁同步电动机数学模型的基础上,利用注入高频信号的方法来实现对凸极式永磁同步电动机初始转子位置的准确估计。该方法通过向定子绕组注入高频电压信号,对产生的高频电流分量进行分析和处理,并加入电机的磁极检测,从而实现对永磁同步电动机转子初始位置的准确估计。仿真结果证明了该方法可以准确地估计出永磁同步电动机初始转子位置,具有较好的鲁棒性。     

基于改进磁链观测法的PMSM无位置传感器控制

基于磁链观测法进行永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制时,易出现漂移问题。为了致力于解决磁链观测法的不足,文中首先对磁链观测器进行了改进设计,在分析电机参数对位置估计精度影响的基础上,建议了一种对转子位置误差进行稳态补偿方法,以期实现稳态时转子位置估计具有对电机参数变化不敏感的优点;同时为了避免位置信号的直接微分,采用锁相环(PLL)来估计转子转速。最后,通过无位置传感器PMSM矢量控制系统的仿真来证实该方案的合理可行性。     

永磁同步电机的扰动观测器无位置传感器控制

基于传统观测器的永磁同步电机无位置传感器控制,需要对作为状态变量的电流信号进行微分,这会导致噪声信号的放大,为此需单独设计滤波环节,增加了系统调试的工作量和复杂性。文中基于一类特殊设计的扰动观测器(disturbance observer)提出一种反电动势观测器,该方法将两相静止坐标下电流状态方程中的反电动势作为干扰量,不需要通过状态变量的微分和滤波环节就可以实现扰动量的准确估计。根据反电动势估计结果进行一次反正切计算得到电机的转子位置,同时设计一个随转速变化的转子位置误差补偿环节,即可实现基于扰动观测器的永磁同步电机无位置传感器控制。仿真和实验结果表明,该方法的观测器增益选择方法简单,对转速和负载变化具有较好的自适应能力和鲁棒性,可以实现高性能的永磁同步电机无位置传感器控制。     

永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器

针对传统永磁同步电机反电势滑模观测器转子位置估计存在的信号抖振和相位滞后问题,提出一种以电机定子电流与转子磁链为状态变量的四阶新型转子磁链滑模观测器.首先,以电机定子电流与转子磁链为状态变量构建四阶状态方程,选取定子电流观测误差为滑模面构建转子磁链滑模观测器.其次,设计一种新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的位置估算不精确问题.实验结果验证了新型滑模观测器在位置估算精度和抖振抑制方面的优势.     

基于新型SMO的无位置传感器PMSM模型预测控制

提出了一种新型无位置传感器模型预测控制策略,通过改进传统滑模观测器(SMO),采用TypeⅡ型跟踪环路对SMO估计的两相等效反电动势的角频率和相角信息实现无差跟踪,有效避免了传统方法采用反正切和微分运算求取转子位置和转速时会放大的高频噪声,使转子位置估计更为精准。同时,以改进滑模观测器估计的电机转子位置角为基础,采用有限集模型预测控制策略,无需整定电流内环参数,实现无位置传感器运行,提高了系统可靠性、降低硬件成本。仿真和实验结果表明,提出的控制策略具有较高精度和较好的动态控制性能。     

开关磁阻电机无位置传感控制器研究

针对机械式位置传感器增加控制系统复杂性和降低系统可靠性的问题,提出了开关磁阻电机一种新的无位置传感控制器。在建立开关磁阻电机电感模型基础上,推导无位置传感器数学模型,构建无位置传感器控制系统。通过测量激励相电压和电流,估算转子实际位置,采用电流斩波控制方法控制开关磁阻电机低速运行,采用角度位置控制方法控制开关磁阻电机高速运行。对该无位置传感系统进行仿真,并实现了对开关磁阻电机无位置传感器的控制。实验结果表明该方法能在较宽调速范围内准确地估计开关磁阻电机转子位置。