基于高频信号耦合注入的内置式永磁同步电机

内置式永磁同步电机(IPMSM)受转子凸极性的影响,绕组电感随转子磁极位置呈周期变化。考虑到上述特征,提出一种基于高频信号注入的IPMSM转子初始位置检测方法。将高频信号依次注入定子两相绕组,并提取定子绕组高频信号线电压,运算处理后获得没有考虑转子磁极极性的初始位置角。随后注入脉冲电压矢量进行转子极性判断,从而获得准确的初始位置角。理论分析和试验结果表明,该方法对电阻参数依赖较小,不受逆变器非线性和电流传感器检测精度的影响,能够准确检测转子初始位置角,满足IPMSM平稳起动的要求。     

基于旋转坐标系解调的内置式永磁同步电机旋转高频注入法位置观测

旋转高频注入法作为内置式永磁同步电机(IPMSM)在静止和低速范围内位置观测的典型方案,具有较好的稳定性,但其观测精度受到数字控制延时和解调滤波延时的影响,使得位置观测精度受到限制。针对此,该文提出一种基于旋转坐标系的高频电流信号提取和位置解调方案,并通过正、负序高频电流相位关联信息,实现控制延时和解调延时的自动补偿,提高旋转高频注入法的位置解调精度。本方案同样在静止坐标系下进行高频电压信号的注入,但高频信号提取和位置解调过程却以估算的转子同步旋转坐标系为参考,在此坐标系下,正、负序高频电流具有相同的频率,从而使得解调延时对正、负序高频电流具有相同大小的相位影响,为通过正序高频电流相位信息消除负序高频电流相位误差提供了条件,进而提升转子位置的解调精度。18kW IPMSM的实验结果验证了本方案的有效性。     

基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)初始位置检测中,传统的基于凸极跟踪的短脉冲电压注入法难以确定脉冲宽度和幅值、实现困难、二次谐波分量法信噪比低的缺点,提出一种基于无滤波器方波信号注入的IPMSM初始位置检测方法。首先通过向观测的转子d轴注入高频方波电压信号,采用无滤波器载波信号分离方法解耦位置误差信息,通过位置跟踪器获取磁极位置初定值;然后基于磁饱和效应,通过施加方向相反的d轴电流偏置给定,比较d轴高频电流响应幅值大小实现磁极极性辨识;最后,通过2.2k W IPMSM矢量控制系统对提出的基于无滤波器方波信号注入的初始位置检测方法进行实验验证。结果表明,所提方法收敛速度较快,可在IPMSM转子静止或自由运行状态实现初始位置辨识和低速可靠运行,位置观测误差最大值为6.9°。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制EI北大核心CSCD

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

基于高频旋转电压注入的永磁同步电机无位置传感器矢量控制

对基于高频旋转电压注入的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器矢量控制策略进行了研究。向IPMSM注入高频旋转电压矢量,应用IPMSM的高频模型,推导出高频电流响应。提出了一种高频电流信号提取方案,从高频电流响应中估算出IPMSM的位置。提出的控制策略可以实现IPMSM从极低速0.5 Hz到高速的宽范围工作。大量的仿真结果表明:提出的控制策略有良好的动态响应和稳态响应,位置和转速估算有较高的精度,系统有较强的鲁棒性,IPMSM在极低速下运行良好。     

永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对永磁同步电机转子初始位置检测已有方法存在的电机"抖动"、对电机参数依赖性强、高频电流信号数学处理算法复杂等问题,提出一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波,比较三相电流响应幅值的大小关系,依据转子位置角θ对三相高频电流响应信号幅值的调制规律,得到电机转子初始位置信息,最后利用电机磁路饱和效应区分电机转子NS极性。理论分析及实验表明,该方法能准确检测出电机转子初始位置信息,电机转子不会发生"抖动",检测方法对电机参数依赖性低,电流处理算法简单,不需要额外增加硬件电路,检测误差较小,可满足永磁同步电机的平稳起动要求。     

改进的面贴式永磁同步电机转子初始位置检测

针对基于常规的高频注入法在检测永磁同步电机(PMSM)转子初始位置时,存在位置估算结果可能反向的问题,根据定子铁心的非线性磁化特性,提出了一种转子永磁体N/S极极性判定和转子初始位置检测的方法.通过对高频电流负序分量的分析,提取转子凸极位置信息,并利用旋转电流矢量幅值变化的情况,完成转子永磁体N/S极极性判定,解决了常规高频注入法存在的问题,准确检测出转子的初始位置.通过对一台面贴式PMSM的转子初始位置检测实验,验证了该方法的有效性.     

内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机的转子初始位置检测问题,提出一种基于旋转高频电压注入法和恒定磁场定位法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。基于凸极跟踪的原理,通过注入旋转高频电压信号的方法获得估计转子位置,在此基础上,采用恒定磁场定位法对估计转子位置的磁极极性进行判断,实现对估计转子位置的极性校正,并且补偿估计转子位置的偏移误差,从而得到转子初始位置。在实验平台上进行了实验验证,实验结果表明文中提出的方法能够快速且准确地检测出转子初始位置,实现永磁同步电机无位置传感器可靠起动。     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对现有内置式永磁同步电机(IPMSM)转子初始位置估计方法设计复杂与计算量大的问题,提出了基于旋转高频信号注入和傅氏算法的改进方法。使用移相和傅氏算法从响应电流中提取转子位置初步估算值,利用磁路饱和特性获得转子磁极方向,综合其结果得到转子初始位置,并对死区效应等非线性因素对该方法的影响进行了分析。在此基础上提出使用移位代替移相滤波器(通过选择适当的PMW频率和注入信号频率)、平均滤波等方法改进算法实现。在实验平台上完成验证实验,实验结果表明本文提出的方法能够快速且准确地估算出IPMSM转子初始位置(误差小于6°电角度),并且该方法相比传统方法更容易实施、计算量更小,适合工程应用。     

基于数字信号处理的谐波和无功电流的检测

针对谐波和无功电流检测中存在的问题,提出了一种离散检测方法。通过构造同步基准正余弦信号,获得了电压、电流的基波正序分量,消除了三相电压不对称与同步信号发生电路对检测结果的影响。并在此基础上扩展研究了检测任意次谐波正序、负序和零序分量的情况。仿真测试结果证明了该方法的有效性。     

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.     

一种序分量检测新方法

针对传统dq变换法在检测电网序分量时的不足,提出了一种新的序分量检测方法,该方法不仅适用于负载不对称系统,而且适用于电源电压不对称系统.在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,有效消除了PLL延时带来的影响;也不需要进行三角函数计算,降低了算法的复杂度.仿真分析表明,本文所提出的方法在电源电压不对称和畸变时能有效检测出负载电流的正序、负序和畸变分量.     

一种完全谐波抑制正负序同步信号检测方法

提出了一种基于正、负序级联延时信号消除(DSC)算法的同步信号检测法,其软件锁相环(SPLL)能够实现对三相电压电流基波正、负序分量的快速提取,并且通过选择不同的参数,可滤除任何次数谐波的干扰。该方法无需采用滤波器,从而具有良好的动态性能。仿真和实验均表明,该方法能快速有效地提取三相信号不对称且畸变情况下的频率、相位与正、负序分量,并且同时具备稳态精确性和动态快速性。该方法能为三相并网型PWM变换器在电网发生跌落及谐波畸变时的良好运行控制提供保障。     

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。     

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。     

基于解耦双同步坐标变换的三相锁相环研究

提出了一种三相电压在三相电压不对称、频率突变、相位突变、注入谐波等不平衡情况下,准确锁定基波正序电压频率以及相位的方法。正(负)序同步坐标变换后,将产生二倍频交流分量,这个分量可以看作是由负(正)序电压分量导致的。通过提取负(正)序同步坐标变换下的直流分量,对正(负)序同步坐标变换下的二倍频交流分量进行补偿,构建了正负序解耦模块;同时,合理设计低通滤波器,滤除高次谐波分量,从而准确提取出了三相不平衡电压的正序基波分量。仿真结果表明,该方法能更快速准确的锁定基波正序电压的频率及相位。     

基于双dq变换正负序提取及锁相环的FPGA实现

对于并网型电能质量治理设备,如有源电力滤波器(APF),为了实现对电能质量的检测与治理功能,需要对三相电压基波的正负序进行快速准确提取。当电网电压发生不对称、畸变等情况时,能否快速准确获得基波电压的频率和相位信息将会大大影响电能质量治理设备运行性能。文中依据同步旋转坐标变换理论,采用双dq变换方法,通过低通滤波器(LPF)处理,实现对基波电压的正负序提取,在此基础上引入负反馈控制理论实现锁相环功能。依据此理论使用FPGA实现基波电压正负序提取及锁相环功能,经测试表明文中所设计的系统能够在三相电压出现不对称、畸变等情况时,快速准确实现基波电压正负序提取、以及基波频率和相位的锁定,能够满足有源电力滤波器对于电压频率、相位实时检测与设备控制保护的使用需求。     

三相四桥臂微网变流器在离网不平衡负载下的控制策略及其实现

因三相四桥臂变流器在不平衡系统应用中的优势,采用其作为微网变流器拓扑结构。为改善微网系统离网工况下带不平衡负载时的供电质量,提出了一种改进分序控制方法。采用基于广义二阶积分器的正负序分离方法提取负载电压的正负序分量,再将其变换至对应的旋转坐标系进行控制。在独立的零轴控制中,引入比例谐振调节器,增强零序电压的控制性能,简化控制算法。最后,对所提控制方法进行仿真与实验验证。结果表明,采用该控制方案的四桥臂变流器能够在负载不平衡的情况下维持输出电压的平衡,增强离网条件下的运行性能。     

三相有源电力滤波器错序校正策略

当并联有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)接入电网时相序错接,将导致锁相环无法正确锁相,不能正常进行谐波抑制与无功补偿。为了解决这一问题,文章分析了网侧电压相序对SAPF的影响,推导出同步旋转坐标系下的电压d轴与q轴分量,提出了利用同步旋转坐标变换与滑窗平均滤波器由软件实现的相序检测方法。同时针对相序检测方案的性能进行了研究,得出滑窗滤波器窗口长度与相序判断阈值间的关系及判断SAPF网侧电压相序的判断原理。在获得了电网相序的基础上,设计了三相SAPF错序校正策略,使得SAPF在正序与负序电压下都能够正常抑制谐波,最后通过实验验证了理论分析的正确性。