永磁同步电机转子初始位置检测

转子初始位置检测是一项专业性很强的工作,操作过程复杂。以往检测永磁同步电机初始位置时总会出现电机抖动或者过于依赖电机参数等情况。针对这一问题,采用高频电压信号注入法进行检测,效果极佳。它的使用原理是低通滤波三相高频电压信号的电流响应,对三相电流响应幅值进行比较,参考转子位置角是如何调制三相高频电流响应信号幅值的这一操作内容及方法,明确电机转子初始位置情况,依托电机磁路饱和效应对它的NS极性进行区分。该技术增加了电机初始位置检测的准确性,解决了传统检测过程中的各类问题。     

基于高频脉冲注入法的开关磁阻电机转子初始位置判定研究

针对传统开关磁阻电机在判断转子初始位置时需要外接霍尔位置传感器,不仅增加了系统硬件成本,同时降低了系统的抗震动性等问题,对基于高频脉冲注入法技术无霍尔位置传感器电机转子初始位置判定进行了研究,提出了基于逐相注入高频脉冲比较三相电流响应幅值的得到初始位置的判定算法,在12/8极1.5 k W三相开关磁阻电机上对该方法的准确性进行了试验。研究结果表明:相比于利用霍尔信号确定初始位置的方法,采用改进后高频注入法的转子初始位置的判定算法精确度上提高了一倍,且从静止起动到初始给定转速过程中无反转或其他过渡过程,可实现电机的平滑起动。     

带有动态误差角补偿的PMSM新型转子位置观测器

在凸极永磁同步电机的几种观测模型中,等效反电势模型结构简单、不依赖转子转速、对电机参数不确定性的敏感度较低,也不受积分器引起的各项误差影响。在等效反电势模型的基础上,提出了一种带有动态误差角补偿的新型转子位置观测器。利用滑模观测器来估计等效反电势,提取含有误差项的转子位置信息。动态误差角补偿器进一步减少了定子直轴电流变化率引起的转子位置估计误差,改善了凸极永磁同步电机直接转矩控制系统的无传感器位置估算性能。相比于没有补偿动态误差角的观测器,提出的新型观测器具有如下优点:1)针对DTC系统转矩响应速度快的特点,新型观测器提高了在转速或负载瞬变情况下位置动态观测精度;2)针对DTC系统电流谐波大的特点,新型观测器减少了电流谐波引起的观测误差,提高了转速稳态时的位置观测精度。通过实验证明了该观测器的可行性和有效性。     

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。     

低开关频率下的地铁牵引电机定子磁链控制技术

降低开关频率造成地铁牵引电机定子磁链谐波较大,无法保证其安全稳定运行。为此,在低开关频率约束下,提出基于连续型操作的牵引电机定子磁链控制技术。计算旋转磁场和转子的转速差,利用定子电阻、电角速率等参数创建牵引电机等效电路,明确牵引电机运行情况;将定子静止坐标系中的电流与磁链视作变量创建滑模观测器,获得定子磁链当前观测值;运用间接定子量控制法增强牵引电机低速控制能力,推导定子磁链与电磁转矩在静止坐标系中的空间向量;面对中高速运行电机速率,采用连续多磁链控制策略,将磁链轨迹从圆形平滑过渡到多边形,完成平滑的定子磁链闭环控制。实验结果表明,所提方法很好地控制了转矩波动与电流冲击,提高了牵引电机系统的整体控制能力,在长时间工作下依旧能保证地铁可靠运行。     

永磁同步电机无位置传感器带速启动研究

针对无位置传感器永磁同步电机在带速状态下无法可靠启动的问题,通过向逆变器施加两个短时零电压矢量的方式,使电机定子三相绕组短路,根据短路电流相量在αβ坐标系下的角度变化,辨识出电机转向和转速,通过对短路电流在dq坐标系下暂态过程的解析分析,估算出电机转子位置,给出了暂态过程中短路电流幅值大小与初始转速和短路时间之间的关系,提出了具体的带速启动实现方案。在TI公司的TMS320F28027作为主控芯片的驱动系统以及带风机负载的550 W永磁同步电机组成的实验平台上对带速启动方案进行了评价,进行永磁同步电机在不同转速和短路时间情况下的带速启动实验。研究结果表明:设计的带速启动方案能够准确的根据短路电流判断出电机启动瞬间的转向、转速和转子位置,从而保证了永磁同步电机在带速状态下的可靠启动。     

基于SVPWM的感应电机转子磁场定向控制系统研究

介绍了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理、基本感应电机理论和坐标变换关系，给出转子磁场定向控制确定定向磁场在两相静止坐标系中位置角的算法，分析了基于SVPWM的感应电机转子磁场定向控制系统原理，并实现了SVPWM算法。给出了通过MATLAB仿真软件对系统进行仿真的结果。     

改进扰动观测优化轮毂电机无位置控制

为提高车体内置式轮毂永磁同步电机驱动系统的控制可靠性,针对传统扰动观测造成的噪声放大问题,提出基于改进扰动观测器的反电动势电机无位置传感器控制算法,算法将电流反电动势作为观测干扰量进行建模,以实现扰动准确估计,进而通过反正切估计转子的精确位置,同时基于转子速度进行位置误差补偿,实现无位置传感器电机的鲁棒控制,仿真实验表明,改进算法在在电机不同工况和负载下能准确估计转子位置,具有较好的适应能力和位置跟踪补偿能力,验证了算法的有效性。     

逆变器死区补偿中一种提高三相电流极性检测精度的方法

本文在基于转子磁场定向的同步旋转坐标系下对三相输出电流进行坐标变换和滤波,计算出电流矢量空间角,从而准确判断出感应电机三相定子电流的极性,确定死区矢量的模式,完成了对逆变器死区的补偿.实验证明了该方案的正确性.     

轮毂电机无位置传感器控制注入高频信号非线性分析与补偿

轮毂电机受电动汽车复杂的运行工况影响,使用位置传感器会存在降低系统可靠性和安全性的风险。为此,该文针对无位置传感器旋转高频电压注入法进行研究。传统的高频注入法需要对理想注入电压进行积分以获取高频响应电流表达式,并从响应电流负序分量中提取转子位置信息。研究发现,由于系统受载波频率的限制,实际高频注入电压为非线性信号且与理想注入电压存在偏差,从而产生较大的估计误差和系统振荡。针对这一问题,该文提出一种新的位置角提取方法。通过提前注入信号相位以增大注入电压重合度,并根据三相电压模型,结合载波周期从连续两次高频响应电流的差值中提取转子位置信息。取代了传统的直接积分方法,有效提高了位置角跟踪精度及系统动态性能。理论分析与试验结果表明,该方法具有更好的启动性能和可靠性。     

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。     

无轴承永磁同步电机的神经网络逆控制

无轴承永磁同步电机是一个强耦合的非线性复杂系统,实现无轴承永磁同步电机的线性化解耦控制,是无轴承永磁同步电机稳定运行和走向实用化的关键。将神经网络具有的特点（对非线性系统的逼近能力以及对系统参数变化的适应能力）与逆系统方法的特点（解耦线性化）相结合,提出了基于神经网络的无轴承永磁同步电机逆系统解耦控制方法。通过用静态神经网络加积分器来构造无轴承永磁同步电机的逆系统,将无轴承永磁同步电机动态解耦成位移子系统和转速子系统分别设计调节器进行控制,然后运用线性系统理论进行综合。仿真及实验结果表明,系统具有良好的鲁棒性和动静态解耦性能。

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电压偏差及负荷不平衡补偿的静止无功补偿器控制方法

针对企业配电网系统中电压波形波动以及三相负荷不平稳等问题,以静止无功补偿器(SVC)为研究对象,提出了一种基于电压偏差及负荷不平衡补偿的静止无功补偿器控制方法。采用Ziegler-Nichols方法,对SVC中电压控制器中参数进行了优化;通过采用虚拟对称三相系统的同步参考旋转坐标变换的补偿电纳的计算方法,对三相负荷的不平衡进行了补偿。仿真结果表明,该控制方法实现简单、运用灵活,且具有良好的动态响应速度及跟踪性能。     

基于前馈解耦的VIENNA整流器矢量控制研究

在详细分析VIENNA三电平整流器工作机理的基础上,引入平均功率的dq前馈解耦控制策略,有效消除了dq间耦合作用,提出了基于SVPWM控制策略下利用直流侧电压与单比例系数实时修正占空比实现直流侧母线中点电位的有效补偿机制,给出了详细的理论分析与PI控制器设计原则,同时构建了完整的三相三线制VIENNA整流器仿真模型与实验平台。仿真实验结果表明,文中设计的控制系统响应速度快,调节范围宽,输出电压纹波小,可有效保持直流侧输出电压平衡。     

基于动网格方法的油膜轴承性能的研究

考虑气穴的影响,建立了油膜轴承所支撑转子系统的动力学模型,并利用新的动网格更新方法,编制了求解油膜轴承压力分布、转子静平衡位置以及轴心轨迹的程序,验证了其正确性。利用该程序考察了气穴压力和转速对油膜轴承压力分布和所支撑转子的轴心静平衡位置的影响。计算结果表明,在相同的速度和载荷下,随着气化压力升高,轴承偏心率和最大油膜压力增大,偏位角减小,并且最大油膜压力的周向位置受气化压力的影响较小;而在相同的载荷下,转速对转子静平衡位置影响较大,并随着转速增加,轴承偏心率减小,偏位角增加。     

双P调速系统中PWM整流器的研究

在三相PWM整流器一般数学模型建立的基础上,阐述了坐标变换的原理.并利用同步旋转变换构建了三相电压型整流器(VSR)的dq模型,提出了解耦控制策略,建立了系统的MATLAB仿真模型.利用此模型在Matlab-Simulink环境中进行了抗扰性能和能量可逆性的仿真.仿真结果证明,该系统具有很好的动/静态性能、网侧单位功率因数,且能量双向流动.     

基于单神经元自适应的 PWM 整流器控制方法研究

针对 PWM 整流器在传统双 PI 控制中存在非线性、高次谐波和抗扰性差等缺点,以三相电压型 PWM 整流器为研究对象,提出了一种单神经元自适应 PID 与传统 PI 复合的新型控制策略。以电压外环误差限作为调节器切换依据,在误差限值以上利用神经元自学习、自整定算法输出动态可变的 PID 参数调节电压,在误差限值以下采用 PI 调节器快速减小静差,同时在电流内环引入前馈解耦策略实现电压、电流双闭环控制。对系统进行了仿真实验,结果表明这种控制方法能有效改善电压的抗扰性和电流的跟随性,提升电能质量并减小谐波污染,系统动静态性能良好。     

基于DSP的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的开环实现

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术是一种新型的脉宽调制技术,在异步电机和同步电机的控制应用场合中,已成为用于控制三相电压源逆变器非常流行的PWM技术,本文采用高速度的DSP控制器TMS320F243对空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行开环控制,成功实现了对伺服系统的转速和位置的精确控制.