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.     

基于高频注入法的内置式永磁同步电机无传感器控制

针对零低速下内置式永磁同步电机的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差等问题,提出了一种滑膜控制下的基于脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。基于电机的固有或人为的凸极效应,脉振高频注入法对电机的基波方程和参数没有依赖性,可有效估算出包括零速在内的电机转子位置和速度,实现永磁同步电机的无速度传感器控制。仿真结果表明,内置式永磁同步电机在滑模控制下能在低转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,动态性能好,鲁棒性强。     

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。     

基于多重凸极跟踪的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入的内埋式永磁同步电动机多重凸极跟踪转子位置估算方法，对电机的多重凸极进行了建模、测量与分析，并设计了多重凸极的解耦观测器，补偿多重凸极对电机转子位置估计的影响；进行了基于多重凸极跟踪算法的控制系统实验。实验结果表明，所提方法能在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置，且对电机的参数变化不敏感，在补偿了多重凸极的影响后，减小了转子位置估计的误差，提高了估计精度。     

凸极式永磁同步电机无速度传感器控制

近年来,凸极式永磁同步电机( IPMSM)的无传感器控制已成为一个热门的研究领域.大量的无传感器控制方法被提出,但绝大多数方法在低速情况下效果不好.此处介绍了有效磁链的概念,并基于此设计了转子位置和速度观测器.该观测器无需速度自适应,因此在低速时的转速估计误差不会影响观测器的表现.通过实验结果证明该无速度传感器控制方法...     

基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制开环起动困难,电机容易出现失步,且传统的预定位方法会使电机产生转向不确定的强制转动,文章提出一种基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无位置传感器初始定位和平滑起动技术,分六电压矢量脉冲注入法初始定位和两电压矢量脉冲注入法加速两个阶段,能够持续、动态的估算转子在零低速阶段的位置信息,实现从静止到中高速全速域范围无位置传感器闭环运行。仿真和实验结果表明,所提控制算法不存在预定位时的强制转动,能够避免电机起动过程中的失步问题,且相较于高频注入法不需要复杂的信号调制和提取环节,算法简单,具有较好的实际应用价值。     

凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制

基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声.为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态滑模观测器,分析了该全阶状态滑模观测器的滑模抖振抑制特性和转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.与全阶滑模观测器相比,所建立的全阶状态滑模观测器在不放大滑模噪声的前提下,可进一步提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.实验结果表明,该方法可实现稳定的无速度传感器控制,具有良好的动稳态特性,转子位置估计对转速估计误差具有更强的鲁棒性.     

基于UKF的永磁同步电动机无传感器矢量控制研究

针对扩展卡尔曼滤波状态估计为有偏估计,对模型误差鲁棒性差等问题,将无轨迹卡尔曼滤波引入永磁同步电动机控制中,研究了基于无轨迹卡尔曼滤波的永磁同步电动机无传感器矢量控制策略,利用永磁同步电动机dq坐标系下的非线性模型和无轨迹卡尔曼滤波技术建立了无轨迹卡尔曼观测器,该观测器不需要电机机械参数和电机转子初始位置信息,可以实时估计电机定子直轴电流、定子交轴电流、转子位置和转速.仿真研究表明,所设计观测器能准确估计电机直轴电流、交轴电流、转子位置和转速,具有较好的速度响应特性,并对转子初始位置误差具有较快的收敛特性.该观测器也对系统参数摄动、外部干扰、测量误差、过程噪声和测量噪声具有很强鲁棒性.     

基于EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统.利用易于检测的电机端电压和端电流,采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度.转速和电流控制器均采用PI控制,转速控制器输出作为电流控制器的参考信号,电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号.仿真和实验结果表明EKF能在宽的转速范围内对系统的状态做出精确稳定的估计,基于EKF的永磁直线电机无位置传感器驱动系统具有良好的动态响应特性.     

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.     

低频信号注入法的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机（PMSM）无速度传感器矢量控制方法中低速时反电动势过小,无法获得准确的估计转速的问题,采用在d轴注入低频定子电流的方法来估计电机转速。仿真结果证明了该无速度传感器估算方法在永磁同步电机低速运行中的正确性和有效性,并且具有控制结构简单且对参数误差不敏感的特点。     

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EKF的永磁同步电机无位置传感器控制

针对伺服控制中需要安装机械传感器的问题,提出了采用扩展卡尔曼滤波器设计永磁同步电机无位置传感器控制系统。扩展卡尔曼滤波状态观测器能够对转子位置角和转速以及负载转矩进行估算,并将估算的负载转矩对q轴电流调节器进行前馈补偿。考虑到转动惯量与负载转矩密切相关,采用模型参考自适应控制方法对转动惯量进行辨识。实验结果表明基于以上方法所设计的永磁同步电机控制系统具有良好的控制性能。     

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。     

高速永磁同步电机无传感器控制

针对中大功率高速永磁同步电机,提出一种将状态观测器与假定旋转坐标相结合的无传感器控制策略.该策略无需对转子d轴的位置进行估计同样能够实现磁场定向,达到最大转矩电流比的控制效果.对此控制策略进行理论分析,设计基于该策略的无传感器控制系统.借助Matlab/SIMULINK工具对此控制系统进行了仿真研究,得到了与理论分析一...     

永磁同步电机全速范围无速度传感器控制

针对永磁同步电机在无速度传感器控制时,从低速开环运行切换到高速闭环运行过程中存在转矩脉动大的问题,提出一种新的矢量控制切换技术。依据永磁电机转矩自平衡原理,采用自适应PI控制电机给定转矩电流分量。当I/F流频法控制下给定转矩电流接近负载电流时,将系统从I/F开环运行切换到速度电流双闭环模式。提出的新方案能够使矢量控制切换过程的速度和转矩平滑过渡,可适用于不同类型的永磁电机和负载工况。实验证明:该控制方案具有结构简单,易于实现,同时具有较强的通用性和鲁棒性。     

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.     

Sensorless controls of salient‐pole permanent magnet synchronous motors using extended electromotive force models

In this paper, we propose a new mathematical model for synchronous motors and a sensorless control method based on it. To control permanent magnet synchronous motors, knowledge of rotor position and velocity are necessary. Heretofore, expensive sensors have been used to detect rotor position information. Although many sensorless control methods based on the electromotive force (EMF) have been developed for non‐salient‐pole permanent magnet motors, they cannot be applied for salient‐pole motors without approximation because of complications in the mathematical model; this is turn may lead to problems of instability. To solve this problem, we propose an extended electromotive force model for synchronous motors. The proposed model has a simple structure, making position estimation possible without approximation. Experimental results show that the proposed model and method are valid. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(3): 55–64, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10257     

基于滑模变结构永磁同步电机混沌跟踪控制

在某些参数的情况下,永磁同步电机(PMSM)会出现混沌现象。利用滑模控制变结构控制原理,可以将含有扰动的系统混沌轨道先后控制到任意固定点和周期轨道,依据李雅普诺夫稳定性原理证明所设计的控制器可使得该系统逐渐达到稳定。仿真结果进一步验证了该方法的有效性,对电机运动的稳定性具有较好的价值。     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.