三级式同步电机低速阶段无位置传感器起动控制高频信号注入法的对比

针对航空三级式同步电机无位置传感器起动控制中通过主发电机直接注入高频信号引入的起动转矩波动、响应信息提取困难、易受扰动等问题,提出一种通过三级式同步电机的主励磁机间接注入高频信号的方法。从注入高频信号的频率特性、转子位置估计精度等方面,对比分析主励磁机定子侧注入高频信号和利用主励磁机三相交流励磁控制产生的6次谐波作为主发电机转子励磁绕组间接高频注入信号的方法,并给出利用三级式同步电机励磁电流建立过程估计转子初始位置的方法。实验结果表明,两种高频信号注入法在低速起动阶段皆具备良好的位置跟踪精度,采用主励磁机三相交流励磁产生6次谐波作为间接高频信号注入的方法更易实现,且具有更好的平均精度。     

基于间接二次谐波注入的三级式同步电机低速阶段无位置传感器起动控制

针对航空三级式同步电机实现起动功能存在的转子位置检测问题,该文提出一种从主励磁机间接向主发电机注入高频信号的方法,利用旋转整流器产生的二次谐波作为向主发电机励磁绕组注入的高频信号,分析起动过程高频响应信号的频率特性,提出一种通过主励磁机的励磁电流生成同步解耦信号的方法,设计基于带通滤波器级联陷波器的转子位置误差信息提取方法,降低提取的高频信号的相移,增强谐波抑制能力,提高位置估计精度。最后,通过仿真和实验证明所提无位置传感器起动控制方法具有良好的位置估计精度,能够实现三级式同步电机在低速阶段的可靠起动控制。     

无刷励磁同步电机无位置传感器起动控制

针对无刷励磁同步电机应用于飞机变频交流电源起动控制时,需要安装位置传感器带来了系统结构复杂、可靠性降低并且该传感器利用率低等问题,提出一种适用于无刷励磁同步电机的无位置传感器起动控制技术。通过向主电机注入旋转高频电压信号,判定转子位置信息,结合反电势极性判定法对位置角进行校正。起动阶段根据旋转高频电压信号产生的高频电流响应中的位置信息,解析转子位置信号,结合矢量控制策略起动无刷励磁同步电机。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的位置估计精度,能够满足无刷励磁同步电机起动控制系统的要求,实现电机顺利平稳起动。     

基于多级结构特性的航空无刷同步起动/发电机转子初始位置估算EI北大核心CSCD

由于航空无刷同步起动/发电机(aircraft brushless synchronous starter/generator,ABSSG)起动阶段凸极率可变,在不使用位置传感器时较难获得精确的转子位置。为了提高估算精度,该文利用主电机定转子间互感随转子位置变化而变化的特点,提出一种基于多级结构特性的ABSSG转子初始位置估算方法。考虑到ABSSG无刷化特性,在主电机定子施加电压信号后,通过提取励磁机定子绕组中的响应信号来估算转子位置。所提方法分为两步:首先,向主电机定子绕组注入高频信号,估算不含象限信息的初始转子位置;其次,注入低频信号确定转子位置象限信息。在所提方法中,通过对励磁机定子电流进行傅里叶分析获取高频注入信号的最佳注入频率。最后,通过实验验证该文所提方法的可行性与有效性。     

旋转整流器无刷同步发电机起动交流励磁仿真分析

旋转整流器式无刷同步电机具有功率因数可调、效率高等优点，在航空电源系统中得到广泛的应用。为了适应未来飞机电源系统发展的要求，航空发电机需要具有起动/发电双功能。本文给出无刷同步电机的新型单相交流励磁方案，在励磁机直流励磁绕组通入单相交流电，在气隙中建立脉振磁场，使励磁机转子电枢绕组中产生感应电势，经过旋转整流器整流，为主发电机提供励磁电流，解决零速下主发电机励磁问题。文中建立了考虑励磁机铁损耗的仿真模型，并运用仿真手段详细地分析励磁机的单相交流励磁的频率和幅值对主发电机励磁电流幅值的影响，最后给出发电机起动过程中，励磁机单相交流励磁的控制规律。     

无刷交流同步电机无位置传感器起动控制

针对无刷交流同步电机应用于飞机变频交流起动发电系统中作为起动机用存在的励磁和位置传感器问题,提出一种适用于无刷交流同步电机的无位置传感器起动控制技术.在分析单相交流励磁控制效果的基础上,结合无刷励磁同步电机工作原理,在起动初始,采用主电机感应电势法估计出转子初始位置;采用他控式加速方法,克服了无位置传感器无刷交流同步电机零速起动存在的问题;达到一定转速后,采用反电势过零点检测法获取转子位置信息,从而切换为自控式加速运行.通过实验样机验证了上述控制方法的可行性,实现了无刷交流同步电机全转速范围内的无位置传感器起动.     

电励磁同步电机转子高频电流信号提取无速度传感器控制

建立了电励磁同步电机高频电压信号注入转子位置辨识模型,对比分析了定、转子绕组分别注入高频电压信号时包含转子位置信息的感应电流信号提取滤波器的设计问题。在此基础上,提出定子q轴高频电压注入,利用转子感应的高频电流信号辨识转子位置角方法。针对晶闸管相控整流供电的转子电流谐波含量分布特征,设计特定频率陷波器和高截止频率低通滤波器,实现转子有效高频电流信号快速提取。通过软件锁相环获取准确的转子位置和转速信息,实现了电励磁同步电机宽调速范围无速度传感器控制。实验结果表明所提的控制方案算法简单,易于实现,具有良好的低速性能和快速的转矩响应特性。     

基于高频阻抗检测的隐极式永磁同步电机三步无位置传感器起动技术

针对隐极式永磁同步电机初始位置难以检测的难题,提出了一种基于高频阻抗空间分布检测技术的初始位置估算方法。该方法利用不同位置的高频阻抗分布特性不同的特点,通过在转子的不同空间位置注入高频信号,获得隐极式永磁同步电机的初始位置信息。基于获得的隐极式永磁同步电机初始位置,进一步提出了一种三步无位置传感器起动方法。通过该起动方法,可以获得较小的起动电流,实现隐极式永磁同步电机在无位置传感器控制条件下的零速稳定起动、低速开环运行以及到闭环控制的平稳过渡。在一台隐极式永磁同步电机上进行了实验验证。实验结果表明,该方法不仅能获取隐极式永磁同步电机的初始位置,而且能显著降低起动电流大小,并实现隐极式永磁同步电机在零、低速工况下的高频注入无位置传感器控制。     

基于PR控制及高频信号注入的双三相永磁同步电机无位置传感器控制

双三相永磁同步电机中,在一套三相绕组中注入高频信号可以实现电机的无位置传感器控制,但是第一套绕组的高频信号也会在第二套绕组中感应出高频电流,从而影响控制性能。因此,文章提出了一种基于PR控制和高频信号注入的无位置传感器控制算法。在双三相永磁同步电机的第一套定子绕组的估计d轴中注入高频余弦电压信号,同时引入PR控制抑制第二套绕组的高频电流响应,通过第一套绕组的高频电流响应估计转子位置。仿真和实验结果验证了加入的PR控制能够有效抑制第二套绕组的高频电流,从而获得更优异的无位置传感器控制性能。     

三级式同步电机的转子初始位置检测方法

针对现有三级式同步起动/发电机转子初始位置检测方法在检测过程中可能会使转子发生转动,对硬件要求高,检测误差大等问题,依据旋转变压器的理论,研究了基于"主电机注入-主励磁机检测"的转子初始位置检测方法,并给出了推导过程。该方法在主电机定子侧注入旋转高频电压信号,检测主励磁机定子侧的高频电流响应信号,通过对电流信号进行滤波,坐标变换与锁相环跟踪等处理,即可获得转子初始位置。实验结果表明,该方法不会使转子发生转动,也不需要知道电机的参数,硬件结构简单。检测误差在2°电角度以内,能够满足三级式同步电机的平稳起动要求。     

基于电压脉冲注入的对转无刷直流电机转子初始相对位置确定方法

针对无位置传感器控制的无刷直流电机起动时需要确定转子初始位置的问题,结合对转无刷直流电机磁系统转子凸极性的特点,提出一种高精度的转子初始相对位置确定方法,该方法通过向电机电枢绕组注入开关电压矢量,利用相邻三个电压矢量产生的电流响应估计出一个确定的转子位置角.仿真结果验证了该方法的有效性.     

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.     

一种三级式航空无刷同步电机起动控制策略

针对三级式航空无刷同步电机在采用单相交流励磁方式实现起动功能的过程中,主发电机励磁电流脉动,与励磁机电磁和机械耦合严重,采用单一电动机模型的传统起动控制方法会导致电机转矩脉动大、带载起动困难的问题,通过分析励磁机在起动过程中的输出特性,研究集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出了一种在非恒定电流励磁情况下的三级式航空无刷同步电机起动控制策略。实验结果表明,该控制策略对励磁脉动干扰不敏感,可明显提高电机在电动状态时的运行稳定性以及带载能力。     

混合励磁磁通切换永磁电机初始位置检测方法比较

为实现混合励磁磁通切换永磁电机转子初始位置检测,本文在电机d轴、q轴分别注入高频电压信号来估计转子位置。在电机d轴注入高频电压信号时,通过采集q轴电流来获得转子初始位置;在q轴注入高频电压信号时,通过采集励磁绕组电流来获得转子初始位置。通过比较两种初始位置检测方法,基于d轴高频电压信号注入的初始位置检测方法,无法直接判断磁极极性,需要额外的方法判断磁极极性;而基于q轴高频电压信号注入的初始位置检测方法,利用电机励磁绕组和电枢绕组的互感识别转子初始位置,无需额外的磁极极性判断可直接估计出转子位置。最后,在一台12/10混合励磁磁通切换永磁电机的测试平台对两种初始位置检测方法进行了验证。     

核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析

多相环形无刷励磁机是大容量核电机组广泛采用的一种励磁机型,实现对其内部故障的可靠保护,对保障核电发电机组的安全运行具有重要意义。因多相环形无刷励磁机为转枢式结构,转子电枢绕组故障无法得到直接监测,但依据故障在定子励磁绕组中反映的特征来实现监测是一种有效的途径。通过理论分析正常运行及转子绕组短路时核电多相环形无刷励磁机的转子绕组与定子绕组产生的磁动势性质及其在气隙磁场中的相互作用,得到了两种运行情况下转子电枢电流和定子励磁电流的谐波特性。对某11相动模样机进行了正常运行和转子电枢绕组短路实验,通过快速傅里叶分析得到了实验电流的谐波特征,实验结果与理论分析相符。该方法适用于任意核电多相环形无刷励磁机的任意形式的转子绕组短路故障特征分析,可应用到核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障诊断的进一步研究中。     

基于励磁绕组高频信号注入的混合励磁开关磁链永磁电机位置估计

传统的零速或低速位置估计方法是将高频信号注入到永磁同步电机(PMSMs)的电枢绕组中,但该方法应用于具有低凸极比的混合励磁开关磁链永磁(HESFPM)电机时,位置检测精度较低.因此,该文提出将高频脉冲信号注入励磁绕组的转子位置估计方法.由于HESFPM电机中励磁绕组产生的磁链在d轴上,因此,励磁绕组中注入的高频脉冲信号可以在d轴上感应出高频电流信号.通过检测q轴高频电流信号,即当q轴高频电流信号为零时,判断转子的实际位置.为了验证所提出的位置估计方法,在一台HESFPM实验样机上进行实验验证.结果表明,所提出的HESFPM电机位置估计方法在稳态与动态响应方面均具有较高的精度.     

基于高频信号注入的PMSM低速无传感器控制

为了获得表贴式永磁同步电机零速或低速时的转子位置,根据电机的高频模型,深入研究了一种基于脉振高频信号注入的无传感器控制方法。该方法首先向同步旋转的轴注入脉振高频电压信号,使得电机具有一定的凸极性;然后提出了一种转子磁极极性的判断方法,能够有效的检测出转子的初始位置,保证电机的顺利起动;最后使用转子位置跟踪观测器检测定子侧高频电流响应,经处理后提取出估计的转子位置和速度,实现了无传感器矢量控制。仿真结果验证了该方法在零速和低速时能够比较准确的实现转子位置和速度的检测。     

基于改进信号注入法的同步电机初始位置检测

在电励磁同步电机控制系统中,转子初始位置角的检测对电机起动起到至关重要的作用,而传统电压积分法存在积分漂移等缺点。为了快速且精确地获得电励磁同步电机转子初始位置角,根据电励磁同步电机转子不对称的特点,采用转子高频信号注入法对电机转子初始位置角度进行检测。采用滑动傅里叶变化对高频信号注入法中提取位置信号的方法进行改进,并对带有转子初始位置检测的电励磁同步电机气隙磁链定向矢量控制系统的起动进行研究。结果表明,改进后的基于转子高频信号注入法的电励磁同步电机初始位置检测方法能够快速精确地获得转子初始位置,并且,电机在矢量控制系统中能够正常起动运行。     

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。     

感应整流式无刷同步电机的励磁原理和调压性能研究

为了实现转子励磁型电励磁电机的无刷化励磁,研究一种感应整流式无刷同步电励磁电机。新结构电机采用传统电励磁电机铁芯。当往定子励磁绕组通入直流励磁电流后,感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流产生的磁场在气隙中叠加,共同感应电枢绕组。该方法结合传统的感应励磁和励磁机励磁的优点,实现高效的无刷化励磁。介绍感应整流式无刷同步电励磁电机的结构,绕组分布和基本工作原理,理论分析感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流的励磁原理,运用Ansys Maxwell仿真分析发电机的输出电压波形以及调压性能。制作了一台1.5kVA的实验样机,验证了理论和仿真分析的正确性。