离散位置的永磁无刷电动机矢量控制系统探究

介绍了永磁电动机的控制技术,对永磁无刷电机的矢量控制思路做比较,分析借助离散位置信号进行矢量控制系统的原理与实现过程。得出利用霍尔位置传感器进行系统实现,此方式在不增加永磁无刷电机和其控制成本的前提下,可有效的对电动机方波电流提前换相弱磁控制调速范围过小的问题,提高了电动机在全速范围内的可控性,具有一定的优势。     

基于120°方波电流控制的无刷电机数学模型

永磁无刷电动机以其功率密度高、调速范围宽以及运行效率高而广泛应用于电动车辆的驱动系统,文中用120°方波电流控制的永磁无刷电动机建立其数学模型,物理概念清晰,控制方式简单。实验结果验证,该数学模型能模拟永磁无刷电动机系统实际运行过程,可应用于判定无刷电动机系统转矩脉动情况,以及无刷电动机系统在弱磁时的控制性能等,从而减少时间,提高调试工作效率。     

基于矢量变频技术的冰箱压缩机控制系统设计

介绍了一种小型制冷变频压缩机的驱动控制器,该系统以永磁同步电机压缩机为控制对象,采用无传感器矢量控制技术,设计出了一套以TMS320F2812为核心芯片的矢量变频调速控制系统。经样机相关试验表明,该控制系统具有较宽的调速范围以及良好的动静态性能。     

基于滑模观测器的无刷直流电机控制系统研究

无刷直流电动机结构简单、运行效率高,广泛应用于工业、军事和民用等领域,采用方波控制时,其转矩脉动和运行噪声大。针对无位置传感器无刷直流电机的矢量控制技术进行研究,以降低其转矩脉动,拓宽其调速范围。采用滑模算法估测无刷直流电机的转子位置,引入边界层概念,用饱和函数取代跳变的符号函数,以抑制切换面抖振,提高了转子位置估算精度。仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

空间高精度扫描伺服系统的驱动控制

研究了空间飞行器扫描伺服系统的高精度驱动控制技术。针对有效载荷对地面目标进行扫描时多要求其伺服系统提供高精度的低速性能,本文提出采用交流永磁同步电机直接驱动伺服系统,省去中间的减速器传动环节来提高伺服系统的驱动控制精度。伺服驱动控制系统用现场可编程门阵列(FPGA)作为高速信号处理芯片,提高信号的处理速度和控制精度;用高精度的绝对式光电编码器检测转动位置,提高位置检测和速度的精度;主电路采用功率线性放大技术,得到光滑,力矩脉动小的驱动波形。系统实验表明,由于该方法采用模拟正弦信号驱动,在低速时避免了脉宽调制(PWM)驱动信号开关和死区造成的速度波动,实现了高精度的速度控制,速度波动范围在1%以内;得到的电压、电流测试曲线光滑,无高次谐波干扰。该扫描伺服系统满足动态和静态要求,为实现空间低速高精度扫描提供了一种新的方法。     

混合式电机无传感器控制的研究

针对混合式永磁同步电机在伺服驱动场合应用范围有限的问题,基于其结构特点对弱磁性能进行了分析,并对控制策略进行了归纳与研究,提出了一种无传感器控制策略。在低速区采用恒电流频率比控制,高速区采用状态观测器反馈转子位置,并基于STM32 ARM Cortex-M4内核单片机搭建了实验平台,电机启动速度达到基速的15%即可切入闭环控制,能够将弱磁扩速至基速的4倍,验证了该控制策略的有效性。研究结果表明:混合式永磁同步电机具有优异的弱磁性能,且采用无传感器控制策略,能够在成本优势的基础上满足宽调速范围的伺服系统性能要求,拓展了驱动系统的应用范围。     

新型交流电动机及控制技术系列讲座(4) 永磁无刷电动机控制

1永磁无刷电动机调速控制的基本原理及方法 众所周知，永磁无刷电动机是将传统(永磁)直流电动机反装并采用电力电子逆变器、位置检测器取替直流电动机机械换向片、电刷，但工作原理、机械特性、转矩特性均与直流电动机相仿的一类“自控变频同步电动机”。     

直流无刷高速电机驱动电路设计及改进

采用无传感器无刷直流低速电机专用调速控制芯片ML4425,设计制作了航模用直流无刷高速电机的控制器。针对目前航模用直流无刷电机速度高的特点,对用于直流无刷低速电机的传统ML4425控制系统中的相关环节进行了改进,尤其是电机的启动、驱动和保护部分。简化了航模用直流无刷高速电机的控制系统,减少了成本。     

伺服系统速度模式下的无传感研究

永磁同步电机的驱动系统逐渐在各种工业生产场合中应用,对其性能的要求如在较大的速度带宽范围时的动态响应和精确控制也越来越高。然而,在调速范围上,对应用于永磁同步电机运行的无传感矢量控制技术来说仍然是个问题。因此,提出在速度调节上运用弱磁控制和等效控制反馈上构建滑模观测器组合控制方法,达到扩展运行速度范围和提高系统的鲁棒性。     

基于TMS320F240的双闭环调速系统

介绍了以DSP专用电机芯片TMS320F240为核心的高速无刷直流电动机控制器的设计方法。采用双闭环调速系统对高速无刷直流电动机进行控制,并对硬件及软件结构作了较详细的介绍。实验证明,该系统具备转速平稳、控制性能好、噪音低等诸多优点,已成为无刷直流电机控制的一种发展趋势。     

内插式永磁同步电机无速度传感器控制

为实现内插式永磁同步电机包含零速在内的全速度范围内无转子位置/速度准确检测,提出了一种无传感器复合方法。在高速范围,通过对扩展反电势的估算以得到转子位置和速度,低速时采用高频信号注入法进行转子位置检测。仿真研究结果表明,两种方法的结合既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度,也能保证高速运行时较快的动态响应,适合于全速范围内电机的无传感器运行。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

基于模糊矢量及弱磁扩速机理的电动汽车控制研究

在电动汽车用内置式永磁同步电机矢量控制算法的基础上,完成了Fuzzy-PI控制器的设计,并将其嵌入矢量控制中。借鉴专家经验和对电机响应曲线的分析,结合车辆运行状况,制定了模糊控制规则表;以同时考虑转速和变调率的双判断条件确定是否进行弱磁控制,实现以转折速度为阈值的分段式矢量控制策略,完成了算法的仿真。电机运转实验证明,该算法能有效提高电机的响应特性和运行平稳性,拓宽了电机可控速度范围,提高了车辆的驾驶性能。     

基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统

针织大圆机的特殊运动状态要求其驱动电机具有较大的启动和带载能力以及较高的稳态运行精度,同步磁阻电机是一种应用于针织大圆机的理想电机,但现有同步磁阻电机无传感器控制,存在转子位置估计误差大、速度切换不平滑等问题。对此,提出一种基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统,零速和低速时采用脉振高频电流注入法,通过在估计坐标系的d轴注入一个幅值恰当的高频电流信号,使用估计q轴的高频电压信号估计转子位置;中速和高速时采用模型参考自适应法,通过建立数学模型并对其进行稳定性分析来估计转子位置;为了实现零速和低速到中高速的速度切换,提出一种改进的过渡区域融合观测方案,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数进行位置融合。为了验证方案的有效性,搭建了平台进行测试。由结果表明,该方案启动过程带载能力强,切换过程平滑且稳定,稳态运行过程波动小,是一种较适合大圆机电机驱动的无传感器矢量控制方法。     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）

CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一,它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计,具有性能好,成本低,能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15 frame/s,满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路,数据输出速率可达27 frame/ s。     

基于FIR优化滤波的旋转高频信号注入法及其应用

针对传统旋转高频信号注入法中信号处理精度低、延时时间长及过程复杂等缺陷,提出一种基于有限冲激响应(finite impulse response,FIR)优化滤波的改进旋转高频信号注入法.该方法采用等纹波最佳逼近FIR滤波器提取高频电流信号,实现高频电流信号提取误差最小.通过对高频电流作外差处理,提取转子位置误差信号,省去旋转高频信号注入法中的同步轴系滤波单元,降低系统的复杂性.通过线性相位补偿,实现转子速度与位置估计最小延迟.构建无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制平台,验证算法的有效性.仿真实验结果表明:通过离线优化设计FIR滤波器及线性相位补偿,该方法在全速范围内能够准确估计转子的位置与速度,与卡尔曼滤波相比,其估计精度更高,鲁棒性更强.     

基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器运行研究

通过注入特定的高频电压信号，利用电机的各向异性以确定转子的凸极位置，在同步电机无传感器矢量控制中，对包括零速度在内的所有速度下都能获得精确的转子位置信息。详细讨论了同步电机的转子位置估算方法，并给出了实验结果。     

无轴承永磁同步电机转子速度自检测复合方法研究

针对单一转速估计方法难以实现全速范围内准确估计转子速度的缺陷,提出一种转速估计复合方法,即在零速及低速运行时,采用脉振高频信号注入法。该方法不依赖于电机模型参数而仅依赖于电机本身的凸极特性,可实现零速及低速时转子速度的准确估计;高速运行时,采用带多重次优渐消因子扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）进行转速估计,利用SMFEKF极强的模型失配鲁棒性和独特的强跟踪能力,有效地提高系统在稳态及突变状态下的跟踪性能。通过设计两种方法的“软切换”,实现低速到高速的平滑切换,并将该复合方法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究。仿真结果表明：该复合方法能在全速范围内实现转子速度与位置的准确估计;在系统状态突变或负载扰动时,误差更小,鲁棒性更强。     

小波支持向量机在结构损伤识别中的应用研究

基于小波框架理论和支持向量核函数的条件,引入非线性小波基函数构造支持向量机（SVM）的核函数．得到一种具有较强泛化能力的紧致型小波支持向量机。对结构在环境脉动下的反应信号进行小波包分解,利用“能量一损伤状态”的特征提取方法得到特征向量,并作为紧致型小波支持向量机的输人进行训练和分类检验,提出了一种基于完全小波支持向量机的结构损伤识别方法。以一空间单层网壳结构为检测和诊断对象,用该方法对结构的损伤位置和程度进行识另口和分类具有较高的精度,同时该方法具有面向工程实际应用、成本低和分析简便等特点。